Bộ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
NGUYỄN THỊ NGỌC CẦM
TỔNG HỢP THUỐC THỬ GIRARD
LÀM TÁC NHÂN CHIẾT FOLLICULIN TỪ
NƯỚC TIỂU NGỰA GIỐNG
■
(KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược SỸ KHOÁ 2004-2007)
Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Đình Luyện
Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược
Thời gian thực hiện: 03-05/2007
HÀ NỘI 5-2007
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ts Nguyễn Đình Luyện, người trực tiếp
hướng dẫn tỏi trong quá trình thực hiện khoá luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị kỹ thuật viên Bộ
môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà nội đã giúp đỡ tôi về mọi
mặt trong quá trình thực hiện khoá luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Trung tâm và Phòng thí
nghiệm G.M.P. Trường Đại học Dược Hà nội đã giúp đỡ tôi làm phổ IR và u v
của một sốhọ'p chất trong mục tiêu của khoá luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng phân tích câu trúc, Viện Hoá hoc,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam đã giúp đỡ làm phổ 'H-NMR của một
số hợp chất trong mục tiêu của khoá luận.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp lớp BH1 và
gia đình đã động viên và tạo điều kiện để tôi hoàn thành khoá luận.
Hà nội, ngày 20 tháng 5 năm 2007
Nguyễn Thị Ngọc cầm
MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Vài nét về hormon sinh dục nữ 3
1.2. Phương pháp chiết xuất estron từ nước tiểu 6
1.2.1. Chiết bằng dung môi 7
1.2.2. Chiết bằng thuốc thử Girard 8
1.3. Phương pháp tổng hợp thuốc thử Girard T và Girard p 11
1.3.1. Tổng hợp nguyên liệu ethyl cloroacetat 11
1.3.2. Tổng hợp thuốc thử Girard T ((Carboxymethyl)-
trimethylamonium clorid hydrazid 14
1.3.3. Tổng hợp thuốc thủ Girard p ((Carboxymethyl)-
pyridinium clorid hydrazid 15
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 17
2.1. Nguyên vật liệu và phương pháp thực nghiệm 17
2.1.1. Nguyên vật liệu 17
2.1.2. Máy móc, thiết bị 17
2.1.3. Phương pháp thực nghiêm 18
2.2. Kết quả thực nghiệm và nhận xét 18
2.2.1. Tổng hợp ethyl monocloracetat 18
2.2.2. Tổng hợp (carboxymethyl)-trimethylamonium cloríd
hydrazid (Thuốc thử Girard T) 21
2.2.3. Tổng họp l-(carboxymethyl)-pyridinium clorid
hydrazid (thuốc thử Girard p) 23
2.2.4. Thí nghiêm tạo hydrazon của thuốc thử Girard T với
p-nitro-benzaldehyd và thuỷ phân hydrazon giải
phóng p-nitro-benzaldehyd
2.2.5. Phản ứng tạo hydrazon của thuốc thử Girard T với
benzaldehyd và thuỷ phân hydrazon giải phóng
benzaldehyd
2.2.6. Thử chiết estron (folliculin) từ nước tiểu phụ nữ có
thai

2.3. Bàn luận
2.3.1. Vê giai đoạn ester hoá điều chế ethyl cloroacetat
2.3.2. Về hai phản ứng tổng hợp thuốc thử Girard T và
Girard p
2.3.3. Vê thí nghiệm thử chiết estron từ nước tiểu phụ nữ có
thai
PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUÂT
3.1. Kết luận
3.2. Đề xuất
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN PHU Lưc
ĐẶT VÂN ĐỂ
Estron (Folliculin) là một loại hormon sinh dục nữ, có nhiệm vụ kiểm
soát và bảo đảm chức năng sinh sản ở người và động vật.
Estron được chiết ở dạng tinh khiết lần đầu tiên vào năm 1929 bởi E. A.
Doisy và cộng sự. Sau đó, G. Anner và K. Miescher đã thực hiện việc tổng hợp
toàn phần estron vào năm 1948. Hiện nay hầu như estron được sản xuất bằng
con đường tống hợp hoá học.
Tuy nhiên, việc tổng hợp phân tử này giống hoàn toàn estron tự nhiên là
công việc rất khó vì cấu tạo hoá học và cấu trúc không gian phức tạp của nó.
Trong nhiều năm, estron được sản xuất bằng con đường chiết từ nước tiểu
ngựa giống và đây được coi là một ngành công nghiệp phủ tạng có giá trị cao
nhất trong sản xuất Dược phẩm.
Từ khi dùng thuốc thử Girard (Girard-Saldulesco) làm tác nhân chiết,
việc sản xuất estron mang lại lợi ích kinh tế lớn hơn nhiều so với phương pháp
dùng dung môi để chiết trước đó.
Thuốc thử Girard có hai loại là (carboxyinethyl)-trimethylamoniuiii
clorid hydrazid (thuốc thử Girard T) và l-(carboxymethyl)-pyridinium clorid
hydrazid (thuốc thử Girard P) là những hydrazid dễ tan trong nước. Chúng dễ
ngưng tụ với các hợp chất có nhóm aldehyd hoặc ceton tạo thành các

hydrazon. Các hydrazon này lại dễ bị thuỷ phân để giải phóng nhóm aldehyd
hoặc ceton ban đầu. Vì vậy, thuốc thử Girard được sử dụng như một tác nhân
để chiết và tinh chế các hợp chất có nhóm aldehyd hoặc ceton. Trong đó việc
ứng dụng để chiết estron từ nước tiểu ngựa giống là một thành tựu quan trọng.
Từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu:
“Tổng hợp thuốc thử Girard làm tác nhàn chiết folliculin từ nước
tiểu ngựa giống
Mục tiêu của khoá luận:
1. Tổng hợp thuốc thử Girard T và Girard p.
1
2. Chứng minh cấu trúc và kiểm tra các hằng số vật lí của các chất tổng
hợp được.
3. Thử phản ứng tạo hydraion của thuốc thử Girard T với một sô hợp
chất chứa nhóm carbonyl và thử thuỷ phân các hydrazon tạo thành.
2
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1. Vài nét về hormon sinh dục nữ estrogen:
Estrogen là những hormon steroid thuộc nhóm 18 c. Nhóm này gồm
các hormon sau:
OH
Estron (Folliculin)
-OH
Estrogen được tổng hợp bởi tế bào vỏ nang của buồng trứng ở nữ giới.
Một lượng nhỏ được sản xuất bởi vỏ thượng thận (ở cả nam và nữ giới) và tinh
hoàn [7],
Quá trình sinh tổng hợp và thoái hoá của estrogen trong cơ thể như sau:
Cholesteron là nguyên liệu đầu tiên của sự tổng hợp hormon steroid.
Qua một quá trình biến đổi phức tạp, tạo thành estradiol. Chất này bị oxy hoá
ở gan thành estron, sau đó hydrat hoá thành estriol.
Khi được bài tiết vào máu, estradiol và estron được kết hợp với albumin

(khoảng 97%) và TBG (testosteron binding globulin) để chuyển tới mô đích.
Sau quá trình liên hợp với sulfat hoặc acid glucuronic, estrogen được
đào thải qua nước tiểu.
Tác dụng sinh lí của estrogen có thể tóm tắt như sau:
Các estrogen vừa có tác dụng lên cơ quan sinh dục nữ, phát triển những
đặc tính sinh dục thứ phát, vừa có tác dụng chuyển hoá chung. Estrogen sản
sinh ở nữ giới ở tuổi dậy thì có tác dụng lên sự tăng trưởng và phát triển của cơ
quan sinh sản như âm đạo, tử cung, vòi trứng, tuyến vú [7].
Estron hay còn được gọi bằng tên biệt dược khá phổ biến là folliculin,
là một hormon tự nhiên được E. A. Doisy chiết từ nước tiểu phụ nữ cổ thai
dưới dạng tinh khiết vào năm 1929 [13,17].
Tên khoa học: 3-Hydroxy-estra-l,3,5(10)-trien-17-on.
Estron được dùng trong phụ khoa khi bị chứng vô kinh, mất kinh, kinh
ít, rối loạn khi mãn kinh. Còn được dùng chữa trứng cá, loét dạ dày, ung thư
tuyến tiền liệt, loãng xương. Estron dùng đường uống kém tác dụng vì bị phá
huỷ ở gan, thường dùng đường tiêm dạng dung dịch trong dầu hoặc hỗn dịch
tiêm [2, 7].
Estron là một trong những hormon có vai trò đặc biệt quan trọng của
hormon tự nhiên. Từ nó có thể tạo ester sulfat, sau đó tạo muối với piperazin
thu được estropipat. Estropipat dùng được đường uống, bền hơn estron, trong
cơ thể sẽ giải phóng ra estron, được dùng thay thế estron [2, 8].
0
Estron được sử dụng làm nguyên liệu để bán tổng hợp estradiol bằng
phản ứng khử hoá nhóm ceton ở vị trí 17 thành alcol với các tác nhân khử hoá
4
như natri trong alcol, LiAlH4 hoặc NaBH4 [17]. Sơ đồ phản ứng khử hoá như
sau:
ọ
OH
ũ

Estradiol tác dụng mạnh hơn estron 8-10 lần, là estrogen mạnh nhất
trong các estrogen tự nhiên.
Từ estron người ta còn điều chế được ethinylestradiol bằng cách xử lí
với muối kali của acetylen trong amoniac lỏng. Ethinylestradiol có tác dụng
mạnh hơn estradiol 15-20 lần, được dùng rộng rãi trong thành phần các thuốc
tránh thai phối hợp hiện đang được sử dụng [2, 6, 17].
Estron
KC=CH
NH3 lỏng
Ethinylestradiol
Estron còn được sử dụng để bán tổng hợp estriol qua ba giai đoạn [17]:
-Phản ứng với isopropenyl-acetat, xúc tác acid sulfuric tạo thành
3,17 -diacetoxy-1,3,5 (10), 16-estratetraen.
-Oxy hoá với acid perbenzoic tạo thành dẫn chất 16a, 17oc-
epoxy.
-Khử hoá với LìA1H4 thu được estriol.
Sơ đồ các giai đoạn phản ứng như sau:
5
1.2. Phương pháp chiết xuất estron từ nước tiểu:
Việc tổng hợp estron giống hoàn toàn về cấu trúc không gian và có tác
dụng sinh học như estron tự nhiên là việc rất khó. Đặc biệt là trong 4 vòng của
phân tử này có vòng A là nhân thơm, làm cho việc tổng hợp càng phức tạp.
Năm 1948, G. Anner và K. Miescher đã thực hiện thành công việc tổng hợp
estron. Đây là một thành tựu rất xuất sắc, tuy nhiên vì con đường tống hợp quá
dài và phức tạp nên không thể đưa vào sản xuất được. Do đó ở nhiều nước,
nhu cầu về estron trong điều trị đều trông vào việc chiết từ nước tiểu [6].
Trong 1000 ml nước tiểu ngựa cái có mang có chứa 10 mg estron [13].
Trong nước tiểu ngựa đực giống và nước tiểu phụ nữ có thai cũng chứa một
lượng nhỏ estron [6]. Những nguồn này có thể sử dụng để chiết estron, đặc
biệt nước tiểu ngựa từ các trại ngựa giống có thể cung cấp nguồn nguyên liệu

cho việc chiết xuất estron ở qui mô công nghiệp.
Trong những năm gần đây, việc sử dụng thịt ngựa làm thực phẩm ở
nước ta đã trở nên khá phổ biến. Bên cạnh đó, việc nuôi ngựa để lấy sức kéo
hoặc để làm ngựa đua cũng ngày càng phát triển. Các trại ngựa giống phần
nào đã đáp ứng về nguồn ngựa nuôi cho các nhu cầu trên.
6
Trại ngựa giống Bá vân (Thái nguyên) là nơi nhập ngoại các giông
ngựa, nhân giống ngựa trong nước để cung cấp ngựa nuôi trên toàn quốc. Đây
có thể là một trong những địa chỉ cung cấp nguồn nước tiểu ngựa giống làm
nguyên liệu cho việc chiết estron ở qui mô cồng nghiệp.
Hiện nay, người ta chiết estron theo hai phương pháp sau:
1.2.1. Chiết bằng dung môi:
Dựa vào một số tính chất đặc biệt của estron như tan tốt trong dung môi
hữu cơ, tan trong kiềm nhờ tính acid yếu của nhóm -OH phenol, bền vững
trong môi trường acid và nhiệt độ, người ta có thể chiết estron bằng dung mỏi
theo hai cách sau:
a) Acid hoá nước tiểu đến pH=5 và đun sôi trong 3 giờ. Để nguội, chiết
nước tiểu đã xử lí bằng dicloroethan. Bốc hơi dịch chiết đến khô, sau đó hoà
tan cặn thu được trong ether. Lọc loại cặn không tan. Dịch lọc ether được rửa
bằng dung dịch Na2C03 nửa bão hoà để loại hết tạp chất acid. Bốc hơi dịch lọc
đến khô và hoà tan cặn thu được trong toluen.
Dung dịch toluen được chiết với NaOH IN. Dịch chiết kiềm được acid
hoá rồi lại chiết bằng toluen. Rửa dịch chiết toluen với nước, làm khan và cất
loại toluen đến khô. Cặn thu được chủ yếu là estron, ngoài ra còn có các
estrogen khác như equilin và equilenin.
Hoà tan cặn trong quinolein nóng, lọc và làm lạnh để kết tinh phức hợp
quinolein-estron. Phức hợp này được kết tinh lại, sau đó phân huỷ bằng acid
loãng và chiết bằng ether. Cất loại ether, cặn còn lại là estron được kết tinh lại
trong cồn hoặc dioxan [6],
b) Nước tiểu được acid hoá về pH=2 với acid HC1 và được đun sôi trong

15 phút. Để nguội và chiết 3 lần bằng ether. Dịch chiết ether được rửa bằng
dung dịch Na2C03 20% sau đó bằng nước để loại tạp. Làm bay hơi ether đến
khô, tinh chế cặn thu được bằng cách kết tinh lại trong ethanol. Bằng phương
7
pháp này người ta có thể thu được 0,8-2,4 mg estron tinh khiết từ 1 lit nước
tiểu [15].
Phương pháp chiết bằng dung môi nói chung là phức tạp và rất tốn dung
môi. Theo A. Girard, nếu thay ether bằng cloroform đế chiết theo qui trình
trên, thì phải dùng đến 30 tấn cloroform mới chiết nổi 6 tấn nước tiểu phụ nữ
có thai và chỉ thu được 0,36 g estron [6].
1.2.2. Chiết bằng thuốc thử Girard:
Việc sử dụng thuốc thử Girard T và Girard p đã mang lại những cải tiến
quan trọng, giúp cho việc chiết estron từ nước tiểu đơn giản và hiệu quả hơn
nhiều. Thuốc thử Girard là các dẫn chất của hydrazid mà trong phân tử có nitơ
bậc 4. Công thức của chúng như sau:
-Thuốc thử Girard T: (Carboxymethyl)-lrimethylanionium đorid
hydrazid:
r ® 1 0
(CH3)3N - C H 2— CONHN H 2 C1
-Thuốc thử Girard P: (Carboxymethyl)-pyridinium clorid hydrazid:
0
®N
CH2-CONHNH?
©
Cl
a) Nguyên tắc chung chiết các aldehyd hoặc ceton bằng thuốc thử Girard:
ứng dụng quan trọng của thuốc thử Girard là được dùng như một tác
nhân để chiết hoặc tinh chế các hợp chất chứa nhóm carbonyl (aldehyd và
ceton). Khi cho thuốc thử Girard phản ứng với aldehyd hoặc ceton trong dung
8

dịch ethanol có 10% acid acetic, thu được hydrazon tan trong nước. Khi pha
loãng hỗn hợp phản ứng bằng nước và chiết với dung môi hữu cơ, ta sẽ loại
được toàn bộ những tạp chất hữu cơ không có nhóm ceton.
Các hydrazon dễ dàng kết tủa khi đưa môi trường của hỗn hợp phản ứng
về trung tính hay kiềm nhẹ bằng dung dịch Na2COv Tủa hydrazon được lọc
riêng và được thuỷ phân trong môi trường acid, có thể cần tác dụng của nhiệt
độ, sẽ giải phóng ceton [9,16].
Sơ đồ nguyên lí các phản ứng của quá trình chiết như sau:
r 0
0
C2H5OH/CH3COOH
r 0 1
(CH3)3N-CH2—CONHNH,
C1
+ /C=o
R
HC1
(CH3)3N-CH2—OONHN=CRR'
b) Phương pháp chiết estron bằng thuốc thử Girard:
Sơ đồ phản ứng chiết bằng thuốc thử Girard T:
0
í
j?/c:h5oh
Sơ đổ phản ứng chiết bằng thuốc thử Girard P:
9
cả hai phản úng ngưng tụ trên đây đều xảy ra theo kiểu cộng hợp ái
nhân [5]. Cơ chế phản ứng có thể mô tả theo sơ đồ sau:
\ \ - h20 \
__
y = 0 + H2N -R


» p c — NH2- R

^ c — N H -R ^ C = N - R
ị p OH
Giai đoạn cộng hợp ái nhân của amin vào nhóm carbonyl là giai đoạn
chậm, quyết định tốc độ phản ứng. Giai đoạn tách nước tạo ra sản phẩm ngưng
tụ thường xảy ra nhanh hơn.
Xúc tác acid giúp cho việc proton hoá nhóm carbonyl để phản ứng
cộng hợp xảy ra dễ dàng hơn, đồng thời giúp cho việc loại nước tốt hơn:
— NH R H+ » — NH— R ~H2°>. ^ X = N H — R — » ^ C = N — R
OH ®Óh 2
TỐC độ phản úng phụ thuộc vào pH của môi trường. Nếu pH<5 thì việc
hoạt hoá nhóm ceton tốt hơn, nhưng nhóm amin bị proton hoá, gây khó khăn
cho phản ứng. Còn ở pH>5, nhóm amin tự do dễ tham gia phản ứng hơn,
nhưng nhóm ceton lại ít được hoạt hoá. Vì vậy phản ứng này người ta thường
thực hiện ở môi trường có pH=5 [4].
Quá trình thuỷ phân các dẫn chất hydrazon cũng thuộc phản ứng cộng
hợp ái nhân [5].
Cơ chế có thể viết như sau:
\ H+ V®. +H
20
\ , -H+ VWU_D
C=N-R — ► C—NH—R »
C— m — R
'c
— 10
+ NH2—R
/ / /1 /
®ÓH

2
10
Nguyên tắc chiết estron từ nước tiểu ngựa giống hoặc nước tiểu phụ nữ
có thai (phương pháp Girard-Sandulesco) có thể tóm tắt như sau:
Acid hoá nước tiểu về pH=5 bằng dung dịch 10% của acid acetic trong
ethanol. Thêm một lượng thuốc thử Girard T hoặc Girard p thừa 5-10% so với
estron (theo tính toán lí thuyết) và đun hồi lưu khối phản ứng trong 1 giờ để
quá trình tạo hydrazon xảy ra hoàn toàn.
Sau đó, làm nguội hỗn hợp đã hồi lưu ở trên đến nhiệt độ phòng và chiết
khối phản ứng với diethyl-ether để loại các tạp chất hữu cơ không chứa nhóm
ceton. Trung hoà dịch chiết bằng dung dịch Na2C03 20% đến khi chuyển màu
với xanh bromothymol (pH=6-7,6) và để yên khối phản ứng ở nhiệt độ phòng
cho hydrazon kết tủa hết. Lọc thu lấy dẫn chất hydrazon bằng phễu lọc hút
Buchner.
Thuỷ phân dẫn chất hydrazon thu được bằng cách hoà tan hoặc tạo
huyền phù của nó trong ethanol, thêm acid HC1 và đun hổi lưu. Sau đó pha
loãng khối phản ứng bằng nước, thêm dung dịch Na2C03 đến phản ứng trung
tính và chiết estron đã được giải phóng khỏi hợp chất hydrazon bằng
dichloromethan. Rửa dịch chiết dicloromethan bằng nước, làm khan và cất
loại dung môi. Cặn thu được là estron thô, được tinh chế bằng cách kết tinh lại
trong alcol [9].
1.3. Phương pháp tổng hợp các thuốc thủ Girad T và Girard P:
1.3.1. Tổng hợp nguyên liệu ethyl cloroacetat:
Ethyl cloroacetat được tổng hợp từ acid monocloracetic và ethanol tuyệt
đối với xúc tác là acid sulfuric đặc.
Phương trình phản ứng như sau:
H2 S04
C1CH2— COOH + C2 H5 OH ^ w C1CH2 — COOC2 H5 + H20
11
Đây là quá trình ester hoá kinh điển giữa một acid carboxylic và một

alcol, cơ chế phản ứng có thể xảy ra theo hai kiểu sau đây [1]:
+ Cơ chế đơn phân tử:
Đầu tiên là proton hoá acid monocloracetic, sau đó loại nước tạo cation
acyli. Cation acyli này phản ứng với ethanol tạo thành carbocation mới và cuối
cùng là loại proton để tạo thành phân tử ester.
Giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn tạo cation
acyli. Cơ chế xảy ra theo sơ đồ sau:
CICH2— C * + H+

a C H 2— C 'q _ch|EL C |C H2— Q® + H20
OH Ọ —H
T
H
9 0 ,0
CICH2— C® + C2H5OH g CICH _ c// & — - C 1CH2— c ' + H
2 x o c 2h 5 o c 2h 5
H
-Cơ chế lưỡng phân tử:
Cũng gần tương tự như trên, nhưng giai đoạn chậm quyết định tốc độ
phản ứng có sự tham gia của cả hai thành phần: aciđ đã được proton hoá và
alcol. Cơ chế được viết như sau:
o OH OH
+ I chậm _ _ I
C 1CH2— C ' + H - ■ — CICH2— à —OH ^ CICH?— C—OH
OH © + C:H5OH _ I _
®OC2H5
ỌH o H
-H 7O I _ _ ,// ,,+ H
CICH2— C.


CICH2— c ' + H
® O C2H5 OC2H5
Để làm tăng hiệu suất của quá trình ester hoá nói chung, người ta
thường dùng hai phương pháp sau:
12
*Tăng nồng độ một trong hai chất tham gia phản ứng (acid hoặc alcol).
Trường hợp này thường dùng alcol thừa nhiều lần.
*Loại khỏi phản ứng một trong hai chất tạo thành. Trường hợp này
trong công nghiệp thường sử dụng phương pháp cất loại ester hoặc nước tạo
thành ra khỏi phản ứng [1].
Khi thực hiện phản ứng ester hoá ở qui mô nhỏ và không liên tục, việc
loại nước hoặc ester tạo thành khỏi phản ứng không có ý nghĩa nhiều. Người
ta thường dùng alcol thừa nhiều lần vì vừa dễ thực hiện, vừa có thể thu hồi
alcol sau phản ứng.
Để điều chế ethyl cloroacetat, người ta đun hồi lưu hỗn hợp của acid
monocloracetic và ethanol tuyệt đối, với xúc tác là acid sulfuric đặc trong thời
gian 6 giờ [11].
Khi ester hoá với nguyên liệu là acid monocloracetic, cần chú ý đến sản
phẩm phụ tạo thành do nguyên tử clor của acid nguyên liệu bị thế bởi nhóm
hydroxy. Phản ứng thuỷ phân không mong muốn này làm giảm đáng kể hiệu
suất của quá trình ester hoá. sản phẩm phụ là ester ethyl glicolat được tạo
thành theo phương trình sau:
HOH
C1CH2 — COOC2 H5 CH2— COOC2H5
OH
Nước tạo ra từ chính phản ứng ester hoá với xúc tác là acid sulfuric đã
thúc đẩy phản ứng thuỷ phân này. Tuy nhiên, phản ứng phụ này cũng có thể
hạn chế được bằng việc sử dụng ethanol tuyệt đối với tỷ lệ mol thích hợp. Mặt
khác cần phải thực hiện phản ứng với khoảng thời gian hợp lý.
Sản phẩm phụ ester glicolat rất dễ tan trong nước, nên việc loại nó ra

khỏi sản phẩm chính không gặp khó khăn nhiều.
13
1.3.2. Tổng hợp thuốc thử Girard T ị(Carboxymethyl)-trimethylamonium
clorid hydrazid):
Quá trình tổng hợp xảy ra qua hai giai đoạn:
-Giai đoạn 1: Tạo muối amoni bậc 4 của triethylamin với ethyl
cloroacetat trong dung môi ethanol.
Phương trình phản ứng như sau:
C2H5OH
(CH3)3N + C1CH2— c o o c 2h 5 — »
©
(CH3)3NCH2— c o o c 2h 5
©
C1
Đây là phản ứng alkyl hoá nitơ của amin bậc ba. Việc sử dụng ethanol
là một dung môi phân cực làm môi trường phản ứng, giúp cho phản ứng xảy ra
thuận lợi hơn. Nguyên tử clor có độ âm điện lớn, làm phân cực liên kết C-Cl,
tạo nên trung tâm mang điện tích dương trên c của nhóm methylen, từ đó dễ
dàng cho sự tấn công ái nhân của trimethylamin vào carbon này. Phản ứng
theo cơ chế thế ái nhân lưỡng phân tử SN2 [3].
(CH3)3N + c k -ch2—cooc2h5
COOC2H5
I
(CH^)-N


c

C1
H H

[ (CH3)3N-CH2—
COOC
2
H
5
J C
1
-Giai đoạn 2: Tạo hydrazid.
Muối amoni bậc bốn của ester sau đó được ngưng tụ với hydrazin, phản
ứng loại một phân tử alcol tạo thành hydrazid:
14
(CH3 )NCH2 COOC2 H5 Cl + n h 2- n h 2

► (CH3 )3 NCH2 CONHNH2 Cl + C2 H5 OH
Phản ứng tạo hydrazid cũng xảy ra theo cơ chế thế ái nhân SN2. Trong
trường hợp này, trung tâm mang điện tích dương là c của nhóm ester. Nó
được hình thành nhờ sự phân cực của liên kết c=0 (hiệu ứng -M). Quá trình
tạo hydrazid có thể minh hoạ bằng sơ đồ sau:
© \ //
( c h 3)3n - c h 2- c ;
o c 2h 5
0
0
Cl
o
n h 2— n h 2
0
0
©
(CH3)3N -C H 2— q


n h 2— n h 2
Ỗ c 2H5
_©
C1
(CH3)3N - c h 2— c - n h - n h 2
C1 + C2H5OH
Trong thực tế, thực hiện phản ứng tổng hợp này theo phương pháp A.
Girard [9], người ta cũng chia thành hai giai đoạn khá riêng biệt. Đầu tiên là
phản ứng của trimethylamin với ethyl cloroacetat trong ethanol. Giai đoạn này
cần chú ý làm lạnh tốt bằng hỗn hợp nước đá + muối ăn vì phản ứng toả nhiệt
và trimethylamin có nhiệt độ sôi rất thấp (3-4°C). Thiết bị phản ứng ngoài việc
làm lạnh trực tiếp, còn cần được lắp sinh hàn có thể làm lạnh đến
-10°c để có
thể ngưng tụ được hơi trimethylamin giải phóng ra cho ngược trở lại phản ứng.
Giai đoạn sau tạo hydrazid dễ dàng hơn, chỉ cần thực hiện phản ứng ở
nhiệt độ phòng. Hiệu suất tổng cộng của cả hai giai đoạn phản ứng khá tốt
(khoảng 80%) [10, 16].
1.3.3. Tổng hợp thuốc thử Girard p (ịCarboxymethyl)-pyridinium clorid
hydrazid):
Sơ đồ các giai đoạn phản ứng như sau:
15
C2H5OH
cich2— COO C 2H5 — »
N
® N'
CH2—COO C2H5
©
Cl
Ù

©Ỵ
CH2—COOC 2H5
Cl + n h 2—n h 2
©
Cl
Cũng tương tự như trường hợp trên, nhưng trong tổng hợp thuốc thử
Girard p, amin được dùng là pyridin thay cho trimethylamin. Vì tính amin của
pyridin yếu hơn (do nguyên tử N tham gia vào hệ thống liên hợp của nhân
thơm), nên giai đoạn alkyl hoá tạo muối amoni bậc bốn cần được thực hiện ở
nhiệt độ cao hơn. Trong thực tế, để thực hiện giai đoạn này, người ta đun hồi
lưu hỗn hợp ethyl cloroacetat và pyridin trong ethanol tuyệt đối trong thời gian
khoảng 1 giờ.
Hỗn hợp phản ứng sau đó được xử lí với hydrazin ở nhiệt độ thấp (để
tránh phản ứng toả nhiệt quá mạnh) và tạo thành hydrazid. cả hai giai đoạn
phản ứng đều xảy ra khá dễ dàng với hiệu suất tốt [13].
Về cơ chế, phản ứng của cả hai giai đoạn đều xảy ra theo cơ chế thế ái
nhân lưỡng phân tử mà chúng tôi đã giải thích trong trường hợp tổng hợp
thuốc thử Girard T.
16
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
2.1. Nguyên vật liệu và phương pháp thực nghiệm:
2.1.1. Nguyên vật liệu:
-Acid monocloracetic (Trung Quốc).
-Ethanol tuyệt đối (Công ty Hoá chất Đức giang-Việt nam).
-Acid sulfuric đặc (Trung Quốc).
-Trimethylamin 50% trong nước (Merck).
-Pyridin (Trung Quốc).
-Hydrazin hyđrat 80% (Trung Quốc).
-Dicloromethan (Trung Quốc).
-Acid acetic (Merck).

-Para nitro-benzaldehyd (Merck).
-Benzaldehyd (Merck).
-Natri hydroxyd (Trung Quốc).
2.1.2. Máy móc, thiết bị:
-Máy khuấy từ IKA (Đức).
-Bếp bọc amiang (Hàn Quốc).
-Bơm chân không BƯCHI (Thuỵ sỹ).
-Khúc xạ kế A-KRUSS (Đức).
-Máy đo độ chảy GALLENKAMP (Anh).
-Máy cất quay BUCHI (Thuỵ sỹ).
-Tủ sấy MEMMERT (Đức).
-Máy đo phổ UV-Vis VARIAN-Cary 100 (Úc-Mỹ).
-Máy đo phổ IR Perkin-Elmer (Trường Đại học Dược
-Máy đo phổ NMR Av500 (Viện Hoá-Viện Khoa học
Việt nam)
17
Hà nội)
và
2.1.3. Phương pháp thực nghiệm:
Để thực hiện được mục tiêu của khoá luận, chúng tôi đã sứ dụng các
phương pháp thực nghiệm sau đây:
- Thực hiện một số phản ứng hoá học cơ bản để tổng hợp các hợp chất
dự kiến.
- Sử dụng các phương pháp phân lập để tách và tinh chế nguyên liệu và
các hợp chất thu được sau phản ứng (cất, kết tinh, chiết .)•
- Áp dụng các phương pháp vật lí, hoá học và hoá lí truyền thống và
hiện đại để xác định các hằng số vật lý của các hợp chất tổng hợp được.
- Sử dụng các phương pháp phân tích phổ (IR, ‘H-NMR ) để chứng
minh cấu trúc các hợp chất tổng hợp được.
2.2. Kết quả thục nghiệm và nhận xét:

2.2.1. Tổng hợp ethyl monocloracetat:
Một số tính chất vật lí của ethyl monocloracetat:
-Trọng lượng phân tử: M =122,5.
-Nhiệt độ sôi: 143°c.
-Chỉ số khúc xạ: nD20= 1,4210.
-Tỷ trọng: d = 1,15.
Phương trình phản ứng:
H2S04
C1CH2— COOH + C2 H5 OH = 5 = ^ CỈCH2 — COOC2 H5 + H20
Phản úng điều chế ethyl monocloracetat là phản ứng ester hoá giữa một
acid carboxylic và alcol dưới tác dụng xúc tác của acid sulfuric đặc. Tài liệu
tham khảo [11] chỉ viết tóm tắt phương pháp tổng hợp hợp chất này. Vì vậy
18
để tìm được điều kiện tối ưu cho phản ứng nhằm đạt hiệu suất tốt nhất, chúng
tôi đã tiến hành khảo sát các yếu tố sau:
a) Khảo sát thời gian thực hiện phản ứng:
Hoà tan 23,6 g ( 0,25 mol) acid monocloracetic trong 145,0 ml (2,50
mol) ethanol tuyệt đối. Sau đó thêm vào khối phản ứng 5,0 ml acid sulfuric
đặc và đun hồi lưu trên bếp điện bọc amiang với những khoảng thời gian khác
nhau để tìm thời gian tối ưu của phản ứng.
Sau khi đủ thời gian theo tính toán cho việc khảo sát, hỗn hợp phản ứng
được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Đổ toàn bộ khối phản ứng vào 500,0 ml
nước cất, pha ester không tan trong nước được tách ra.
Gạn thu lấy pha ester trên phễu gạn. Rửa pha ester thu được với nước
cất đến trung tính (40,0 ml nước X 3 lần). Làm khan pha ester với 3,0 g
Na2S04 khan. Lọc loại Na2S04 và thu sản phẩm.
Kết quả thu được theo bảng sau:
Bảng 1: Kết quả khảo sát thời gian tôi ưu của phản ứng ester hoá:
Stt
Thời gian

(giờ)
Lượng ester thu được
(ml)
Hiệu suất
(%)
1 1
8,4
31,5
2 2
11,0
41,3
3 3
12,0 45,1
4
4
11,6
43,6
5
5
7,6
28,5
6
6
3,0 11,2
19
Từ kết quả trên, chúng tôi thấy rằng thời gian tốt nhất cho phản ứng
ester hoá giữa acid monocloracetic và ethanol là 3,0 giờ. Từ giờ thứ 3 trở đi,
hiệu suất phản ứng lại giảm dần do phản ứng phụ thuỷ phân, thế nguyên tử C1
trong phân tử ester bằng nhóm -OH.
Thí nghiệm sau đây chúng tôi giữ nguyên thời gian phản ứng tối ưu đã

khảo sát này. Tiến hành thay đổi lượng ethanol để tìm lượng tỷ lệ mol
alcol/acid hợp lí nhất cho phản ứng.
b) Khảo sát lượng alcol tối ưu của phản ứng:
Hoà tan 23,6 g ( 0,25 mol) acid monocloracetic trong ethanol tuyệt đối
với các lượng khác nhau theo tính toán để có các tỷ lệ mol định khảo sát.
Thêm 5,0 ml acid sulfuric đặc vào khối phản ứng và đun hổi lưu trong 3,0 giờ.
Sau đó, hỗn hợp phản ứng được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Đổ toàn
bộ khối phản ứng vào 500,0 ml nước để tách lấy pha ester. Rửa pha ester với
nước cất đến trung tính (40,0 ml nước X 3 lần) và làm khan với 3,0 g Na2S04
khan. Lọc và thu sản phẩm.
Kết quả thu được theo bảng sau:
Bảng 2: Kết quả khảo sát lượng ethanol tối ưu của phản ứng ester
hoá:
Stt Lượng alcol sử
dụng (ml)
Tỷ lệ mol
(alcol/acid)
Lượng ester thu
được (ml)
Hiệu suấl
(%)
1
14,5 1:1
13,0
48,8
2 21,5
1,5:1 16,5
62,0
3 36,3
2,5:1 19,0

71,4
4
72,5
5:1 15,0
56,3
5
108,8
7,5:1
13,5
50,7
6 145,0
10:1 12,0
45,1
20
Kết quả của bảng 2 cho thấy tỷ lệ mol (ethanol/acid monocloracetic)
hợp lí nhất cho phản ứng này là 2,5/1.
Căn cứ vào kết quả khảo sát 2 thí nghiệm trên, chúng tôi thấy rằng để
điều chế ethyl monocloracetat nên dùng tỷ lệ mol ethanol/acid monocloracetic
là 2,5/1 và thời gian hồi lưu hỗn hợp phản ứng là 3 giờ.
Sản phẩm đã được đo chỉ số khúc xạ bằng khúc xạ kế A-KRUSS.
Kết quả: nD20 = 1,4210 (kết quả trùng với tài liệu).
2.2.2. Tổng hợp (carboxymethyl)-trimethylamonium clorid hydrazid
(Thuốc thử Girard T):
Một số tính chất vật lí của nguyên liệu và sản phẩm:
-Trimethylamin:
-Trọng lượng phân tử: M =59,0.
-Nhiệt độ sôi: 3-4°C.
-Tỷ trọng: d = 0,636.
-(Carboxymethyl)-trimethylamonium clorid hydrazid:
-Trọng lượng phân tử: M = 167,5.

-Nhiệt độ nóng chảy: 188-192°c.
Phương trình phản úng:
(CH3)N + C1CH2C 0 0 C 2H5 + H2N -N H 2
©
(CH3)3NCH2CONHNH2
©
C1
a) Điều chếtrimethylamin khan:
Cho 100,0 ml dung dịch trimethylamin 50% trong nước vào bình cất,
lắp thêm cột cất chứa đầy NaOH viên. Sinh hàn và bình hứng được làm lạnh
21