Upload
sanela
View
274
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERZITET U BIHAU
BIOTEHNIKI FAKULTET
HUSNIJA KOVAEVI
1.1. Osnovni ciljevi sinteze
Totalna sinteza kompleksnog spoja podrazumjeva upotrebu svih dostupnih sintetskih metoda u podruju organske hemije, tj. podruju reakcija (supstitucije, eliminacije, dogradnje, adicije, ciklizacije, itd.) kao i metode karakterizacije ( T.t, TLC, IR, HPLC, UV-VIS, LC-MS, itd.).
Sinteza predstavlja niz reakcija kojima se raspoloivo jedinjenje, kao polazni materijal, prevodi u molekul eljene strukture. Proces sinteze podrazumjeva sinhronizovanu instrumentalnu provjeru i potvrdu svake faze sinteze jednog spoja.
Za uspjenu sintezu neophodno je i dobro poznavanje stereohemijskih odnosa i stereohemijskih utjecaja u pojedinim fazama sinteze i krajnjem molekulu koji se eli sintetizovati.
Takoer, potrebno je dobro poznavati mehanizme reakcija u cilju sagledavanja utjecaja strukturnih faktora na reaktivnost molekula.
Sinteza nekog organskog jedinjenja moe se izvoditi na vie naina. Uvijek postoji vie prilaza sintezi nekog sloenog molekula i zato u mnogim sintetikim nastojanjima postoji dovoljno prostora i mogunosti za kreativan pristup. Koji sintetiki put je najbolji i koja je sinteza idealna, ne moe se dati taan odgovor.
Najbolje je planirati vie razliitih sintetikih puteva za eljeno jedinjenje, uporediti ih i odabrati najpogodniji plan za laboratorijsku realizaciju. Idealna sinteza nekog jedinjenja bila bi ona koja obuhvata prevoenje najraspoloivijeg i najjeftinijeg polaznog materijala u eljeni molekul u najmanjem moguem broju faza sa najpristupanijim reagensima i najviem moguem ukupnom prinosu.
Izbor sintetikog puta zavisi od konkretne situacije, jer esto odline sinteze mogu biti naputene iz praktinih razloga. Ako se neki intermedijer u sintezi teko preiava ili teko rastvara, tako da su neke od reakcija u sintetikom postupku veoma osjetljive na neistoe, zahtjevaju specifine katalizatore ili neobine eksperimentalne uslove, onda se obino trae pogodnija i sigurnija sintetika rjeenja iako su manje atraktivna i sa niim prinosima.
*
CILJEVI RADA
Uzimajui u obzir vanost aspirina u medicini i ire, cilj rada se sastojao u tome:
da se vidi kakva je razlika u istoi sintetiziranog aspirina u laboratoriji u odnosu na sintezu u farmaceutskoj industriji, ali stim da se mijenjaju parametri u sintezi tj, odnos salicilne kiseline i anhidrida ocetne kiseline.takoer, cilj ovog rada bi bio uporediti osobine sirovog aspirina, te aspirina prekristalisanog u jednom, a nakon toga u drugom otapalu.utvrditi utjecaj parametara na samu sintezu aspirina putem TLC analize.istraiti uslove kristalizacije kao i prekristalizacije, te nainiti izbor najpogodnijeg otapala.nainiti identifikaciju sintetizirane acetilsalicilne kiseline mjerenjem take topljenja metodom termalna mikroskopija (Hot-stage microscopy)identifikaciju sintetizirane acetilsalicilne kiseline odreivanjem take topljenja metodom kapilaranadalje, identifikaciju sintetizirane acetilsalicilne kiseline metodom diferencijalne skenirajue kalorimetrije (DSC)Acetilsalicilna kiselina - aspirin
Aspirin takoer ima svojstvo da onemoguava koagulaciju krvi, jer
inhibira tromboksan prostaglandine, koji u normalnim uslovima veu
molekule trombocita radi pravljenja ugruka na otvorenom ili oteenom
krvnom sudu ili povrijeenom tkivu. Iz tih razloga se aspirin
dugorono koristi u manjim dozama za prevenciju infarkta miokarda,
modanog udara ili stvaranja krvnih ugruaka kod osoba koje su
izloene tom riziku.
Utvreno je da se manje doze aspirina mogu dati neposredno nakon
sranog udara da bi se smanjio rizik od narednog udara ili smrti
sranog miia. Osnovni neeljeni efekat aspirina su ulceracija
probavnih organa, krvarenje u stomaku naroito pri visokim dozama.
Kod djece i adolescenata, aspirin se vie ne koristi kod ublaavanja
simptoma gripe ili ospica te drugih virusnih bolesti.
Sinteza aspirina je klasificirana kao reakcija esterifikacije. U toj reakciji, salicilnoj kiselini kao reaktantu se dodaje acetatni anhidrat, derivat acetatne kiseline, to uz prisustvo katalizatora 85%-ne fosfatne kiseline (H3PO4) (ponekad se koristi i sumporna kiselina, H2SO4), daje acetilsalicilnu kiselinu, i kao nusproizvod, acetatnu kiselinu (siretnu kiselinu).
Pri samoj reakciji acetatni anhidrat se vee na fenolnu grupu salicilne kiseline (OH-) pretvarajui je u acetil-grupu
R-OH R-OCOCH3
Ovaj nain sinteze aspirina se uglavnom koristi u obrazovnim laboratorijama u srednjim i viim kolama.
Sinteza aspirina
Hemikalije
Sinteza acetilsalicilne kiseline (aspirin)
U okruglu tikvicu od 50 ml stavi se salicilna kiselina i anhidrid octene kiseline. Smjesi se doda konc. H2SO4 i grije 15 min. na vodenom kupatilu na 50-60 C pod povratnim hladilom.
Nakon hlaenja smjesa se ulije u hladnu vodu i ostavi da kristalizira. Kristali se filtriraju kroz Bchnerov lijevak i isperu s malo vode. Dobiveni aspirin se prekristalizira iz vrelog etanola. Dodavanjem hladne vode izdvajaju se bijeli kristali.
istoa dobivenog aspirina provjerava se tako da se na nekoliko miligrama aspirina otopljenog u metanolu doda otopina ferihlorida. Ista reakcija sa salicilnom kiselinom daje intenzivno ljubiasto obojenje koje mora izostati u eksperimentu s istim aspirinom.
.Metode
U cilju identifikacije sintetiziranog aspirina primjenjuju se instrumentalne metode poput:
Hromatografija na tankom sloju (TLC)Termalna mikroskopija (HSM)Odreivanje take topljenja metodom kapilaraDiferencijalna skenirajua kalorimetrija (DSC)Tankoslojna hromatografija
Termalna mikroskopija
( Hot-stage microscopy)
Odreivanje take topljenja metodom kapilare
Diferencijalna skenirajua kalorimetrija (DSC) se kao kvalitativna termalna tehnika esto primjenjuje za ispitivanje polimorfnih svojstava farmaceutski aktivnih spojeva.
Sutina DSC analize se bazira na uoavanju VRSTO-TENIH termalnih faznih promjena uzoraka koje se ispoljavaju u formi endotermih (taljenje) i egzotermih pikova (rekristalizacija). Znai, pomou DSC krivulja se moe istovremeno odrediti taka topljenja i toplinu topljenja ispitivanog uzorka.
Visina pika na DSC krivoj odreuje toplinu topljenja gdje isti uzorci obino ispoljavaju otar pik, dok prisustvo neistoa daje irok pik sa nejasnim poetkom i tupim maksimumom.
Odreivanje take topljenja - Diferencijalna skenirajua kalorimetrija (Differential scanning calorimetry)
3. REZULTATI
3.1. Sinteza acetilsalicilne kiseline (aspirina) raena u laboratoriju Biotehnikog fakulteta u Bihau:
Prekristalizacija je ispitivana s sljedeim otapalima:
EtanolMetanolEterPetroleterIdentifikacija sirovog aspirina ispitivana je u laboratoriju Bosnalijeka d.d. Sarajevo na slijedeim metodama idetifikacije; tankoslojna hromatografija (TK), tekuinska hromatogafija visoke djelitvornosti (HPLC), na kojim se vidjelo da sinteza aspirina ispitivane u laboratoriju Biotehnikog fakulteta u Bihau nije uspjela.Razlozi neuspjeha mogu biti sljedei:
Neadekvatno uvanje i skladitenja hemikalijaNepravilni rukovanje hemikalijamaUpotreba neodgovarajue aparature za sintezuNepravilno izvoenje procesa sintezeIz svega gore navedenog moemo zakljuiti da i najjednostavnija sinteza kao to je sinteza aspirina zahtijeva adekvatne uslove za rad kao i svu neophudnu opremu za izvoenja sinteze.Sinteza acetilsalicilne kiseline raene u Bosnalijeku u Sarajevu:
Prekristalizacija je ispitivana sa sljedeim otapalima:
EtanolMetanolPetroleterPrekristelizacuja sirovog aspirina
Prekristalizacija podrazumijeva sljedee korake:
U tikvicu s okruglim dnom stavi se 5 g sirovog aspirina i 15 ml etanola. Postavi se tikvica na povratno hladilo i grije na vodenoj kupelji do vrenja otopine. Meutim, supstanica sa etanolom se otopila, dok supstanice sa metanolom i petroleterom se ne otapa, pa se dodaje metanol, odnosno petroleter kroz hladilo uz neprestano zagrijavanjeKada su se sve supstanice otopile, izvadi se tikvica iz kupatla i skine hladilo. Otopine se brzo filtriraju preko naboranog filter papira u Erlenmayerovu tikvicu.Tikvicu s filtratom se pokrije satnim staklom i ostavi da se ohladi i iskristalie aspirin. Nakon hlaenja odsisa se Bchnerovom lijevku, a zatim stave kristali u laicu od filter papira i sui na vazduhu, a nakon toga sui u vakum sunici 24 sata.Preiena acetilsalicilna kiselina
Identifikacija sirovog aspirina prekristaliziranog u etanolu, metanolu, petroleteru, sintetiziranog u farmaceutskoj industriji Bosnalijek.
Pri identifikkaciji acetilsalicilne kiseline koriteni su benzen i etanol, ali u razliitim omjerima;
Benzen-etanol (8:2)Benzen-etanol (9:1)Benzen-etanol (7:3)Identifikacija dobivenih spojeva metodom tankoslojne hromatografije (TLC)
Ploa HPTLC F 254 MERC s uzorcima
Na plou tankoslojne hromatografije (TK) su naneeni sljedee uzorci:
Prva taka je aspirin-standard,druga taka je aspirin-metanol, trea taka je aspirin-etanol, etvrta taka je salicilna kiselina
Na prethodnoj slici smo vidjeli odvajanje mrlja aspirin- standard, aspirin-metanol i aspirin-etanol u odnosu na salicilnu kiselinu. Takoer mrlje aspirina prekristalisanog u etanolu i metanolu se nalaze u istom poloaju kao mrlja aspirin standard na osnovu ega moemo pretpostaviti da je aspirin prekristalisan u etanolu i metanolu isti spoj. Takoer vidimo da je mobilna faza benzen-etanol u omjeru (8:2) pogodna za idetifikaciju spoja acetilsalicilne kiseline metodom tankoslojne hromatografije.
Na ovoj slici vidimo da se mrlje nalaze na istom poloaju to znai da nije dolo do odvajanja, odnosno da mobilna faza benzen-etanol u omjeru (9:1) nije pogodna za identifikaciju aspirina metodom tankoslojne hromatografije.
UZORCI:
Standard aspirinAspirin- metanolomAspirin-etanolAspirin petroleterSalicilna kiselinaPloa HPTLC F 254 MERC s uzorcima
UZORCI:
Standard aspirin
Aspirin- metanolom
Aspirin-etanol
Aspirin petroleter
Salicilna kiselina
Na ovoj slici vidimo da se mrlje nalaze u razliitim poloajima, na osnovu toga moemo zakljuiti da mobilna faza benzen-etanol u omjeru (7:3) nije pogodna za identifikaciju aspirina metodom tankoslojne hromatografije.
Ploa HPTLC F 254 MERC s uzorcima
Odreivanje take topljenja metodom Hot stage microscopy (HTM)
Acetilsalicilna kiselina-radni standard
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 30,2 0C poetak zagrijavanja
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 140,4 0C poetak topljenja kristala
Za taku topljenja uzima se 141,9C i ona se odreuje vizuelno i zavisi od analitiara koji je odreuje. Taka topljenja spoja u interval 0,5-1C je dokaz da se radi o izrazito istom spoju.
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 141,4 0C topljenje
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 141,9 0C kraj topljenja
Acetilsalicilna kiselina uzorak A u etanolu
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 29,3 0C poetak zagrijavanja
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 139,9 0C poetak topljenja
Uzorak prekristalisan u etanolu se otapa u intervalu od 0,5-1C, na osnovu ega se vidi da acetilsalicilna kiselina prekristalisana u etanolu pokazuje izrazitu istou, te da je etanol odgovarajue otapalo za prekristalizaciju acetilsalicilne kiseline.
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 142,3 0C topljenje
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 142,9 0C kraj topljenja
Acetilsalicilna kiselina uzorak B u metanolu
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 40,7 0C poetak zagrijavanja
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 129,8 0C topljenje sitnijih estica
Uzorak prekristalisan u metanolu se takoer otapa u intervalu od 0,5-1C, na osnovu ega se vidi da acetilsalicilna kiselina prekristalisana u metanolu pokazuje izrazitu istou, te da se metanol moe koristiti kao otapalo za prekistalizaciju acetisalicilne kiseline.
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 138,8 0C topljenje
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 141,3 0C kraj topljenja
Acetilsalicilna kiselina uzorak C u petroloeteru
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 40,6 0C poetak zagrijavanja
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 86,5 0C topljenje sitnijih kristala
Uzorak prekristalisan u petroletru otapa se na temperaturi od 99,8 0C, pri emu vidimo da u uzoraku prekristalisanom u petroleteru zaostaju neistoe, te da nije pogodno otapalo za preiavanje acetilsalicilne kiseline.
HTM karakterizacija slui za komparaciju rezultata karakterizacije aspirina sa takom topljenja odreenom na aparatu za taku Topljenja(mettler Toledo) i u Tileovom aparatu. HSM metoda karaktarizacije ne prikazuje otar prelaz iz vrstog u teno stanje.
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 97,3 0C topljenje preostalih krupnijih estica
Taka topljenja ispitivane metodom HTM, 99,8 0C kraj topljenja
Odreivanje take topljenja DSC Purity metodom
Raunato na molekulsku masu 180,2 (prema BP-u)
3.5. Diferencijalna skenirajua kalorimetrija
Tabela 1. Taka topljenja diferenijalne skenirajue kalorimetrije za radni standard
Taka topljenja = 138,40C
istoa = 99,77%
Termogram radnog standarda acetilsalicilne kiseline.
Uzorak aspirin prekristalisan u etanolu
Termogram (taki topljenja) acetilsalicilne kiseline prekristalisane u etanolu
Tabela 2. Taka topljenja diferencijalno skenirajue kalorimetrije za aspirin prekristalian u etanolu
Taka topljenja = 139,01C
istoa = 99,79%
Laboratorijska sinteza
Uzorak aspirina prekistalisani u petroleter
Tabela 3. Taka topljenja diferencijano skenirajue kalorimetrije za aspirin prekristalisa u petroleteru
Taka topljenja = 125,04C
istoa = 99,50%
Uzorak Petroleter
Run 1- Bez termalnog signala
Termogram (taki topljenja) acetilsalicilne kiseline prekristalisan u petroleteru
Taka topljenja = 83,27C
istoa = 98,34
BCHI aparat za odreivanje take topljenja metodom kapilare
Datum; 03.07.2009.
Vrijeme; 17:29
Naziv; Acetilsalicilna kiselina
Identifikacija; 0000
Poetna taka zagrijavanja; 130 0C
Gradijent; 1,0 0C/min.
Maximalna taka zagrijavanja; 145 0C
Man. : uzorak 1: uzorak 2: uzorak 3:
1: Acetilsalicilna kiselina prekristalisana u petroleteru 0C
2: Acetisalicilna kiselina prekristalisana u etanolu 0C
3: Acetisalicilna kiselina, radni standard 0C
3.6. Odreivanje take topljenja po mealting pointu
Auto: 134,8 133,9 0C
Termodinamika dopuna: 1,0 0C
Poetna taka 40%
Srednaj vrijednost: 134,4 0C
Standardna Devalvacija 0,64 0C
Uzorak 1;Acetilsalicilna kiselina prekristalisana u petroleteru
Uzorak 2; Acetisalicilna kiselina prekristalisana u etanolu
Uzorak 3; Acetisalicilna kiselina, radni standard
Taka topljenja standarda acetilsalicilne kiseline analizirana po mealting pointu na aparatu Bchi je 133,9 0C, a taka topljenja acetilsalicilne kiseline prekristalisane u etanolu je 134,4 0C.
Taka topljenja je u intervalu od 0,5-1 0C, pri emu vidimo da je acetilsalicilna kiselina prekistalisana u etanolu je izrazito ist spoj, te da je etanol odgovarajue otapalo za preiavanje sirovog aspirina.
Acetisalicilna kiselina prekristalisana u petroleteru nije se otopila na zadanoj temparaturi od 130-145 0C.
Ponovljenim zagrijavanjem na temparaturi od 155-165 0C, acetilsalicilna kiselina otapa se na temperaturi od 158,2 0C, pri emu vidimo da se acetisalicina kiselina prekristalisana u petroletru nije dovoljno otopila, te petroleter nije pogodno otapalo za prekristalizaciju.
5. ZAKLJUCI
U ovm radu su koriteni razliiti uslovi sinteze, pogodna otapala za prekristalizaciju kao i razliite metode identifikacije te je zakljueno da:
Najpognija otapala za preiavanje sirovog aspirina su etanol i metanol, dok petroleter nije, jer kod prekristalizacije pomou petroletera zaostaju neistie.Optimalan odnos salicilne kiseline i anhidrida siretne kiseline za najvei prinos aspirina jeste 10 g salicilne kiseline te 25 ml anhidrida octane kiseline, tj. odnos 1:2,5 u korist anhidrida.