Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng tổng hợp Polyguluronat sunfat

Polyguluronat sunfat (PGS) được điều chế từ polyguluronat (PG) thông qua phản ứng với tác nhân sunfat hóa trisulfonat natri amin (N(SO3 Na)3 ) được tổng hợp từ sodium bisulfi t (NaHSO3 ) và nitrit natri (NaNO2 ) trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trao đổi (DS) của polyguluronat sunfat đã được nghiên cứu chi tiết, gồm có nhiệt độ phản ứng và thời gian điều chế tác nhân sunfat hóa, nhiệt độ phản ứng và thời gian tổng hợp polyguluronat sunfat, khối lượng tác nhân sunfat hóa và polyguluronat và pH của phản ứng sunfat hóa. Polyguluronat sunfat với độ trao đổi là 1,85 thu được trong điều kiện tối ưu. Phổ FTIR cho thấy hấp thụ đặc trưng của liên kết ester sunfat tại vị trí 1.241 cm-1 và 796 cm-1.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng tổng hợp Polyguluronat sunfat Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2017 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC TỐI ƯU HÓA CÁC ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TỔNG HỢP POLYGULURONAT SUNFAT DETERMINATION OF THE OPTIMUM CONDITIONS FOR THE SYNTHESIS OF POLYGULURONATE SUNFATE Nguyễn Văn Thành1, Vũ Ngọc Bội2, Trần Thị Thanh Vân3, Nguyễn Đình Thuất3 Ngày nhận bài: 26/01/2016; Ngày phản biện thông qua: 11/8/2016; Ngày duyệt đăng: 10/3/2017 TÓM TẮT Polyguluronat sunfat (PGS) được điều chế từ polyguluronat (PG) thông qua phản ứng với tác nhân sunfat hóa trisulfonat natri amin (N(SO3Na)3) được tổng hợp từ sodium bisulfit (NaHSO3) và nitrit natri (NaNO2) trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trao đổi (DS) của polyguluronat sunfat đã được nghiên cứu chi tiết, gồm có nhiệt độ phản ứng và thời gian điều chế tác nhân sunfat hóa, nhiệt độ phản ứng và thời gian tổng hợp polyguluronat sunfat, khối lượng tác nhân sunfat hóa và polyguluronat và pH của phản ứng sunfat hóa. Polyguluronat sunfat với độ trao đổi là 1,85 thu được trong điều kiện tối ưu. Phổ FTIR cho thấy hấp thụ đặc trưng của liên kết ester sunfat tại vị trí 1.241 cm-1 và 796 cm-1. Từ khóa: Alginate, độ trao đổi, Polyguluronate sunfat, tác nhân sunfat hóa ABSTRACT Polyguluronate sunfate (PGS) was prepared by chemical modification of polyguluronate (PG) with trisulfonate sodium amine (N(SO3Na)3), which was synthesized by reaction of sodium bisulfite (NaHSO3) and sodium nitrite (NaNO2) in aqueous solution. The factors that affected the degree of substitution (DS) of polyguluronate sunfate were investigated in detail, including reaction temperature and time of preparing the sunfating agent, reaction temperature and time of synthesizing the polyguluronate sunfate, dosage of sunfating agent and polyguluronate and pH of sunfation reaction medium. A polyguluronate sunfate with DS of 1.85 was obtained under optimal conditions. FTIR spectra showed the typical absorptions of sunfate ester bonds at 1.241cm-1 and 796cm-1. Keywords: Alginate, degree of substitution, Polyguluronate sunfat, Sunfating agent I. ĐẶT VẤN ĐỀ Alginat gồm hai co-polyme của liên kết β-(1→4)-D-mannuronic axit (M) và α-(1→4)L-guluronic axit (G) nằm ở vách thành ngoài của rong nâu [6], chúng là polysacarit tồn tại trong tự nhiên có chứa nhóm carboxyl tạo khả năng có hoạt tính [7]. Có ba phân đoạn polyme Trường Đại học Kiên Giang Trường Đại học Nha Trang 3 Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang 1 2 82 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG khác nhau trong phân tử alginat, cụ thể là phân đoạn polymannuronic acid (PM), polyguluronic acid (PG) và phân đoạn luân phiên của M và G (PMG). Phân đoạn PM và PG có thể được tách bằng pH khi thủy phân alginat [3]. Các dẫn xuất alginat sunfat hóa có tính chất và cấu trúc tương tự như chất kháng đông sản sinh Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản trong tế bào gan (heparin), được điều chế và có khả năng kháng đông và hoạt tính kháng đông đã được trình bày [14][17]. Tuy nhiên, thành phần tỷ lệ M/G, trình tự axit hex-uronic của alginat khác nhau đáng kể tùy thuộc vào loài rong, mùa thu hoạch, độ trưởng thành và các phần của rong được sử dụng để chiết [12]. Các dẫn xuất alginat sunfat hóa, giống các polysacarit sunfat hóa tự nhiên nhất, là các đại phân tử không đồng nhất cho thấy sự khác biệt lớn trong cấu trúc và hoạt tính của nó, sự đa dạng này đang làm phát triển các polysacarit thành các dược liệu mới [2][9]. Mục đích của nghiên cứu là xác định các điều kiện phản ứng tổng hợp PGS từ PG để nghiên cứu hoạt tính kháng đông sau này, thông qua phản ứng với tác nhân sunfat hóa Số 1/2017 hiếm thấy được tổng hợp bởi NaHSO3 và NaNO2 trong nước. Theo truyền thống, tác nhân sunfat hóa được điều chế bởi axit sunfuric, chlorosunfonic axit, clorua sunfuryl, triôxít lưu huỳnh, sulfamic acid và một vài dung môi hữu cơ được sử dụng làm phản ứng trung gian, chẳng hạn như pyridin, dimetyl sulfoxit và formamit [8][15][16]. Các tác nhân này không chỉ có thể làm cho quá trình thủy phân đến cùng hoặc bẻ ngắn mạch PGS trong suốt quá trình phản ứng, mà còn dẫn đến vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [3]. So với phương pháp truyền thống, toàn bộ phản ứng tổng hợp PGS được thực hiện trong nước, các tác nhân điều chế sunfat hóa được sử dụng trong phản ứng này không độc hại, chi phí thấp và ít ô nhiễm và được thực hiện theo sơ đồ sau: - Bước một: điều chế tác nhân sunfat hóa N(SO3Na)3 - Bước hai: tổng hợp polyguluronat sunfat (PGS) II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU khuấy từ có gia nhiệt. Một lượng định trước 1. Vật liệu NaHSO3 được hòa tan trong 40ml nước cất. Polyguluronat được chúng tôi chuẩn bị ở một nghiên cứu trước [1]; NaHSO3, NaNO2 Sau đó, lượng NaNO2 chuẩn bị trước được hòa tan trong 10ml nước cất được thêm từng và các hóa chất khác được sử dụng trong thí giọt vào bình phản ứng có khuấy từ tại 900C và nghiệm này là loại tinh khiết được cung cấp bởi phản ứng hoàn thành sau 1,5 giờ. Bằng cách Sigma-Aldrich (Mỹ). này, tác nhân sunfat hóa trisulfonat natri amin 2. Điều chế tác nhân sunfat hóa (N(SO3Na)3) Quá trình điều chế thực hiện theo phương (N(SO3Na)3) được thu. 3. Tổng hợp polyguluronat sunfat pháp của Fan và cộng sự [6] trong bình ba Tác nhân sunfat hóa trisulfonat natri amin cổ đáy tròn kèm với ống sinh hàn và khuấy (N(SO3Na)3) điều chỉnh về pH thích hợp bằng từ. Toàn bộ hệ này được đặt trên thiết bị dung dịch NaOH 1M. Sau đó, 5 g PG được TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 83 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2017 thêm vào dung dịch kèm theo khuấy từ, phản 5. Đặc tính của polyguluronat sunfat bởi ứng được tiến hành ở thời gian và nhiệt độ FT-IR thích hợp. Dung dịch tiến hành thẩm tách 72 PGS đặc trưng bởi Phổ FT-IR được ghi giờ và chưng cất bay hơi bằng thiết bị cô quay, lại trên phổ kế Nicolet Nexus 470 IR với chất kết tủa bằng cồn rồi sấy chân không ở 40 C nền KBr. 0 thu được PGS [6]. 4. Đo độ trao đổi (DS) Phương pháp sunfat bari nephelometry (dùng ánh sáng phản chiết đ ...