วิธีการสังเคราะห์กรดไครโซแฟนิกคืออะไร

กรดไครโซพานิกหรือที่เรียกว่า 1,8-ไดไฮดรอกซี-3-เมทิล-9,10-แอนทราซีไดโอน เป็นสารผลึกสีเหลืองที่มีคุณสมบัติในการย้อมสีที่เข้มข้นและมีคุณสมบัติต้านแบคทีเรียอย่างอ่อน สูตรทางเคมีคือ C15H10O4 ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีฤทธิ์ทางเคมี ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ ละลายได้ง่ายกว่าในเอทานอลและอีเทอร์ ออกซิไดซ์ได้ง่ายและสลายตัวเมื่อได้รับความร้อน สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำ โซเดียมไฮดรอกไซด์ และโพแทสเซียมไอโอเดต เป็นต้น โมเลกุลของกรดไครโซแฟนิกประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลสองหมู่และหมู่คาร์บอนิลหนึ่งหมู่ ดังนั้นจึงมีปฏิกิริยาไฮดรอกซิลและคาร์บอนิลโดยทั่วไปอยู่บ้าง ตัวอย่างเช่น สามารถทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียเพื่อสร้าง fumarate และสามารถทำปฏิกิริยากับกรดไนตรัสเพื่อผลิต quinolines

ปฏิกิริยาเคมีของกรดคริสโซพานิก:

(1) กรดคริสโซพานิกทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์: กรดไครโซพานิกสามารถทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และโซเดียมคลอเรตเพื่อสร้างอนุพันธ์ที่มีสถานะออกซิเดชันสูงขึ้น เช่น กรดมอนต์มอริลโลไนต์และกรดดาลิอานิก

(2) กรดไครโซพานิกทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย: กรดคริสโซพานิกทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียเพื่อสร้างฟูมาเรตซึ่งเป็นโมเลกุลชนิดหนึ่งที่ซึมผ่านได้สูง และยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการเพาะเลี้ยงเซลล์ การวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ และสาขาอื่นๆ

(3) กรดไครโซพานิกทำปฏิกิริยากับกรดไนตรัส: กรดไครโซพานิกทำปฏิกิริยากับกรดไนตรัสเพื่อสร้างสารประกอบที่มีโครงสร้างเป็นควิโนลีน ซึ่งมีผลในการยับยั้งการเจริญเติบโตของไมซีเลียมและฆ่าเชื้อแบคทีเรีย

วิธีการสังเคราะห์กรดไครโซพานิก:

1. การสกัดจากเปลือกไม้หรือพืชกำกวม: วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมาก่อน ต้องมีขั้นตอนการเตรียมที่ซับซ้อน เช่น การกลั่นและการทำให้พืชบริสุทธิ์ และมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง

ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:

(1.) การปรับสภาพเปลือกไม้หรือตัวอย่างพืช: ขั้นแรก เปลือกไม้หรือวัสดุพืชแห้งจะถูกบดและร่อน (ประมาณ 20 ตาข่าย) จากนั้นนำตัวอย่างผง 50 กรัม เติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 800 มล. (0.5 โมลาร์) และน้ำ 200 มล. ผสมให้เข้ากัน

(2.) การสกัดกรดไครโซแฟนิก: นำส่วนผสมไปอุ่นที่อุณหภูมิ 70 องศา แล้วใช้เครื่องกวนคนให้เข้ากัน เติมเอทานอล 300 มล. คนให้ละลายแล้วกวนต่ออีก 30 นาที เมื่อส่วนผสมเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง เติมเอ็น-เฮกเซน 300 มล. แล้วกวนเป็นเวลา 5 นาที จากนั้นของผสมถูกทิ้งไว้เป็นเวลา 10 นาที เฟสของ n-hexane จะถูกแยกออกและดำเนินการซ้ำ ถ่ายโอนเฟส n-hexane ทั้งหมดไปยังขวดเก็บ ปริมาณกรดคริสโซแฟนิกในส่วนผสมประมาณ 4 มก./มล.

(3.) การแยกและการทำให้บริสุทธิ์โดยคลอโรฟอร์มคอลัมน์โครมาโตกราฟี: เฟส Chrysophanic acid n-hexane ถูกถ่ายโอนไปยังบีกเกอร์และระเหย กากที่เป็นผลลัพธ์ถูกละลายด้วยคลอโรฟอร์มจำนวนเล็กน้อย จากนั้นจึงแยกและทำให้บริสุทธิ์โดยผ่านคอลัมน์ซิลิกาเจลยาว 10 ซม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. ทำคอลัมน์โครมาโตกราฟีทีละชั้นโดยใช้คลอโรฟอร์ม/เอทิลอะซีเตต (3:1) เป็นสารชะ 5 มล. ต่อชั้น รวบรวมการซ้อนทับของกรดคริสโซแฟนิก ในที่สุด มันถูกละลายด้วยส่วนผสมของคลอโรฟอร์ม/เมทานอลเพื่อให้ได้กรดไครโซแฟนิกบริสุทธิ์ รวบรวมของเหลวเหล่านี้และเก็บไว้ในหลอดทดลองขนาดเล็กหรือภาชนะปิดไม่ให้อากาศเข้าอื่นๆ เพื่อให้ได้กรดไครโซแฟนิกคุณภาพสูง

โดยสรุป วิธีข้างต้นเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการสกัดกรดไครโซแฟนิกจากเปลือกไม้หรือพืชฝอย วิธีนี้ง่ายและมีประสิทธิภาพ ไม่ต้องใช้รีเอเจนต์และอุปกรณ์ราคาแพง และสามารถผลิตกรดไครโซแฟนิกคุณภาพสูงได้ในปริมาณมาก ทำให้เป็นวัตถุดิบที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวิจัยยาและชีวภาพในภายหลัง

2. วิธีการสังเคราะห์: ปัจจุบันวิธีการสังเคราะห์เป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมกรดคริสโซฟานิก วิธีการสังเคราะห์ทั่วไป ได้แก่ ปฏิกิริยา Ball-Smitt และปฏิกิริยาอิพอกซิเดชั่น

2.1 ปฏิกิริยา Ball-Smit:

ปฏิกิริยา Ball-Smit คือการใช้เบนซาลดีไฮด์และกรดอะซิติกทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเจือจางเพื่อสร้างอนุพันธ์ของเบนซาลดีไฮด์ จากนั้นให้ความร้อนแก่อนุพันธ์ที่อุณหภูมิหนึ่งเพื่อทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง 2 จากนั้นใช้สารออกซิแดนท์ เช่น กรดไนตริก และกรดไนตรัสจะออกฤทธิ์สร้างกรดไครโซแฟนิก

ต่อไปนี้เป็นคำแนะนำเฉพาะ:

(1.) ขั้นแรก เราต้องเตรียมวัสดุและน้ำยาเคมีที่จำเป็น เราต้องการสารเคมี เช่น รีซอร์ซินอล (1,2-ไดไฮดรอกซีเบนซีน), สารเคมีที่มีพิษสูงไอโซไซยาเนตและไฮดราซีนไฮเดรต, โซเดียมไอโอเดต, ไดโซเดียมเปอร์ซัลเฟต, น้ำมันข้าวโพด, โซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น, กรดอะซิติก และคลอโรฟอร์ม สารเคมีรีเอเจนต์เหล่านี้เป็นวัตถุดิบและรีเอเจนต์ทั่วไปในห้องปฏิบัติการ

(2.) ในการทดลอง ก่อนอื่นเราต้องดำเนินการขั้นตอนแรกในปฏิกิริยา Paul-Smitt: การสังเคราะห์ฟีนอลที่ถูกแทนที่ด้วย p ซึ่งทำได้โดยการผสมรีซอร์ซินอลกับไอโซไซยาเนตและไฮดราซีนไฮเดรต และทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 8-12 ชั่วโมง ช่วงนี้ต้องใส่ใจกับการควบคุมอุณหภูมิไม่ให้เกิน 40 องศา มิฉะนั้นอาจเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงได้

(3.) หลังจากขั้นตอนแรกเสร็จสิ้น เราต้องแปลงให้เป็น 18-แนพทาลีนไดออกไซด์ กระบวนการนี้ต้องมีการเติมโซเดียมไอโอเดตและไดโซเดียมเปอร์ซัลเฟต เมื่อรีเอเจนต์เคมีทั้งสองนี้ก่อตัวขึ้นในปฏิกิริยา จำเป็นต้องให้ความร้อนแก่ปฏิกิริยากับแหล่งจ่ายน้ำในอ่าง เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา 18-แนพทาลีนไดออกไซด์จะได้มาโดยการสกัดเท่านั้น

(4.) หลังจากได้ 1 แล้ว8-แนพทาลีนไดออกไซด์ เราต้องละลายอีกครั้งในน้ำมันข้าวโพด จากนั้นเติมลงในโซเดียมไฮดรอกไซด์ 1.5 โมลาร์เพื่อเริ่มเปลี่ยนเป็นกรดไครโซแฟนิก ปฏิกิริยานี้ต้องใช้ความร้อนที่อุณหภูมิ 70 องศาเป็นเวลา 90 นาทีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ในเวลานี้เราต้องควบคุมอุณหภูมิไม่ให้เกิน 70 องศา มิฉะนั้นอัตราการแปลงอาจลดลง

(5.) ในขั้นตอนสุดท้าย เราต้องทำการสกัดให้ได้กรดไครโซแฟนิก ณ จุดนี้ เราใช้กรดอะซิติกเข้มข้นและคลอโรฟอร์มในการสกัด ต่อไป เราเพิ่มความเข้มข้นของกรดไครโซแฟนิกที่สกัดได้โดยใช้เครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุนเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น

ข้างต้นเป็นกระบวนการสังเคราะห์กรดไครโซแฟนิกจากขั้นตอนโดยละเอียดของปฏิกิริยา Ball-Smit ของวิธีการสังเคราะห์ ควรสังเกตว่าในระหว่างการทดลอง เราจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิ เวลาในการทำปฏิกิริยา และปริมาณของสารเคมีที่ใช้ในแต่ละขั้นตอนเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น

2.2 ปฏิกิริยาอิพอกซิเดชัน:

สารตั้งต้นของปฏิกิริยาอิพอกซิเดชันส่วนใหญ่เป็น 2-ไฮดรอกซี-1,4-แนฟโทควิโนน ปฏิกิริยานี้ใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์หรือโครเมียมไตรออกไซด์เพื่อออกซิไดซ์ 2-ไฮดรอกซี-1,4-แนฟโทควิโนนเพื่อสร้างสารออกซิแดนท์ จากนั้นผ่านปฏิกิริยาอิพอกซิเดชันเพื่อให้ได้กรดคริสโซฟานิก

ขั้นตอนโดยละเอียด:

(1.) การเตรียมวัตถุดิบ:

การสังเคราะห์กรดไครโซแฟนิกต้องใช้วัตถุดิบต่อไปนี้: แอนทราควิโนน มาเลอิกแอนไฮไดรด์ เบนซีน กรดซัลฟิวริก กรดไฮโปคลอรัส และโซเดียมไฮดรอกไซด์ ฯลฯ ส่วนผสมเหล่านี้ควรได้รับการชั่งน้ำหนักและเตรียมอย่างแม่นยำ

(2.) การเตรียมปฏิกิริยาอิพอกซิเดชัน:

เริ่มจากแอนทราควิโนน 1,2-ไดไฮโดรแอนทราควิโนนถูกเตรียมโดยการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของเบนซีน จากนั้นจึงทำปฏิกิริยากับไอโซโพรพานอลและมาเลอิกแอนไฮไดรด์เพื่อเตรียมสารประกอบอีพอกซี

(3.) การปรับปรุงปฏิกิริยาอิพอกซิเดชั่น:

วิธีการทำปฏิกิริยาอิพอกซิเดชันที่ได้รับการปรับปรุงคือปฏิกิริยาอิพอกซิเดชันที่ดัดแปลงด้วยซัลโฟเนชัน 1,2-ไดไฮโดรแอนทราควิโนนตกตะกอนในกรดซัลฟิวริก ซึ่งจากนั้นจะทำปฏิกิริยากับโซเดียมไนไตรต์เพื่อสร้าง N-ไนโตร-1,2-ไดไฮโดรแอนทราควิโนน ในที่สุด ผลิตภัณฑ์จะเจือจางด้วยเบสและทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารประกอบอีพ็อกซี่

(4.) วิธีแก้ไข:

เมื่อสภาวะปฏิกิริยาอิพอกซิเดชันไม่เหมาะสม ผลผลิตอาจลดลง เพื่อแก้ปัญหานี้ คุณสามารถใช้มาตรการแก้ไขต่อไปนี้:

(4.1) เปลี่ยนระบบปฏิกิริยา: ลองใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวทำละลายต่างๆ เพื่อหาสภาวะการเกิดปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด

(4.2) การเปลี่ยนแปลงเวลาในการทำปฏิกิริยา: การลดหรือเพิ่มเวลาการทำปฏิกิริยาให้นานขึ้นอาจส่งผลต่อผลผลิตของผลิตภัณฑ์

(4.3) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของปฏิกิริยา: การลดอุณหภูมิของปฏิกิริยาสามารถลดการก่อตัวของผลพลอยได้และเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์

สรุปได้ว่า การสังเคราะห์กรดคริสโซพานิกต้องอาศัยปฏิกิริยาอิพอกซิเดชันเป็นขั้นตอนสำคัญ วิธีการดั้งเดิมต้องใช้การเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของแอนทราควิโนนด้วยเบนซีนเพื่อเตรียม 12-ไดไฮโดรแอนทราควิโนน ซึ่งจากนั้นจะทำปฏิกิริยากับมาลิกแอนไฮไดรด์เพื่อเตรียมสารประกอบอีพอกซี วิธีการที่ได้รับการปรับปรุงคือปฏิกิริยาอิพอกซิเดชั่นที่ดัดแปลงด้วยซัลโฟเนชัน อย่างไรก็ตาม ผลผลิตอาจถูกจำกัดโดยสภาวะของปฏิกิริยา และจำเป็นต้องใช้มาตรการบางอย่างเพื่อปรับปรุงปฏิกิริยา

กล่าวโดยสรุป ในฐานะที่เป็นสารประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแพทย์ทางคลินิก เคมี ชีววิทยา และสาขาอื่นๆ กรดไครโซแฟนิกมีคุณสมบัติทางเคมีและลักษณะของปฏิกิริยามากมาย และวิธีการสังเคราะห์ของกรดนี้ยังมีการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง