T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (6), Tr. 732 - 735, 2007<br />
<br />
<br />
tæng hîp vµ kh¶o s¸t<br />
mét sè tÝnh chÊt cña N-(2-furylmetyl)chitosan<br />
§Õn Tßa so¹n 6-4-2007<br />
NguyÔn thÞ HuÖ, KhiÕu ThÞ t©m, nguyÔn ThÞ Hång Anh<br />
Khoa Hãa häc, Tr êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §¹i häc Quèc gia H) néi<br />
<br />
<br />
Summary<br />
N-(2-furylmethyl)chitosan was synthesized from chitosan and furfural through two steps. The<br />
first one is the reaction between chitosan and furfural to form N-(2-furfuryliden) chitosan, the<br />
following one is the reduction of the later by NaBH4. The structure of the reaction products were<br />
confirmed by IR, UVand NMR spectroscopic data. The swelling degree in water, in NaOH 0.1 N<br />
solution and the adsorption capacity of N-(2-furylmethyl)chitosan for Cu(II) were studied.<br />
<br />
<br />
I - Më ®Çu Chitosan cã gi¸ trÞ Mw = 340.000 g/mol; DD<br />
= 85%.<br />
Ph¶n øng biÕn tÝnh chitosan b»ng c¸c - C¸c hãa chÊt ®0îc sö dông trong c«ng<br />
an®ehit bÐo v benzan®ehit ® cã nhiÒu c«ng tr×nh n y ®Òu thuéc lo¹i tinh khiÕt ph©n tÝch.<br />
tr×nh c«ng bè [1, 2], tuy vËy víi an®ehit th¬m dÞ<br />
2. Phæ hång ngo¹i ®0îc ghi trªn m¸y FTIR<br />
vßng th× cßn Ýt ®0îc quan t©m. Trong c¸c<br />
8700 cña h ng Shimazdu theo ph0¬ng ph¸p Ðp<br />
an®ehit th¬m dÞ vßng tõ n¨m 1995 ® cã mét sè<br />
viªn víi KBr.<br />
c«ng tr×nh nghiªn cøu tæng hîp v øng dông N-<br />
(piridyl metyl)chitosan v dÉn xuÊt [3, 4]. 3. Phæ 1H-NMR v 13C-NMR ®0îc ghi trªn<br />
Fufural l mét an®ehit dÞ vßng th¬m kh¸ lý thó m¸y AVANCE-500 MHz cña h ng Bruker.<br />
nh0ng ph¶n øng biÕn tÝnh chitosan b»ng fufural 4. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp phô Cu(II): ChÊt<br />
th× hÇu nh0 ch0a ®0îc nghiªn cøu. Trong b i kh¶o s¸t ®0îc ng©m trong dung dÞch CuSO4<br />
b¸o n y chóng t«i nghiªn cøu ph¶n øng tæng trong 24 giê. Nång ®é Cu(II) ®0îc x¸c ®Þnh<br />
hîp v kh¶o s¸t mét sè tÝnh chÊt cña N-(2- b»ng phæ hÊp thô nguyªn tö.<br />
furylmetyl) chitosan.<br />
III - KÕt qu¶ v# Th¶o luËn<br />
II - THùC NGHIÖM<br />
1. Tæng hîp N-(2-furylmetyl)chitosan<br />
1. Hãa chÊt<br />
N-(2-furylmetyl)chitosan ®0îc tæng hîp<br />
Chitosan dïng trong c«ng tr×nh n y ®0îc tõ chitosan v fufural qua hai b0íc. §Çu tiªn<br />
thuû ph©n tõ chitin, t¸ch tõ vá t«m phÕ th¶i [5], chitosan ph¶n øng víi fufural t¹o ra hîp chÊt<br />
b»ng dung dÞch xót 50% ë 100oC trong 2 giê. azometin, N-(2-fufuryliden) chitosan. TiÕp theo<br />
Khèi l0îng ph©n tö trung b×nh Mw ®0îc x¸c hîp chÊt azometin ®0îc khö b»ng NaBH4 ®Ó t¹o<br />
®Þnh b»ng ph0¬ng ph¸p ®o ®é nhít trªn nhít kÕ ra N-(2-furylmetyl)chitosan.<br />
Ubbelohde v ®é ®Ò axetyl hãa DD ®0îc x¸c<br />
®Þnh b»ng ph0¬ng ph¸p ®Þnh l0îng phæ hång a) Tæng hîp N-(2-fufuryliden) chitosan<br />
ngo¹i [6]. Ph¶n øng ®0îc thùc hiÖn ë nhiÖt ®é 50oC,<br />
732<br />
trong 3 giê víi tØ lÖ sè mol chitosan/sè mol CÊu tróc cña N-(2-fufuryliden) chitosan ®0îc<br />
furfural l 1:3 v xóc t¸c l piperi®in [7]. S¶n kh¼ng ®Þnh qua c¸c d÷ kiÖn phæ hång ngo¹i.<br />
phÈm cña ph¶n øng cã m u v ng, tan chËm C¸c v©n hÊp thô ®Æc tr0ng ®0îc tr×nh b y ë b¶ng<br />
trong axit axetic 2%. 1.<br />
<br />
ch2oh<br />
O ch2oh O<br />
o + cho o<br />
ho O ho<br />
nh2 n<br />
n n<br />
<br />
ch<br />
O<br />
ch2oh<br />
O<br />
o<br />
NaBH4<br />
ho<br />
nh n<br />
<br />
ch2<br />
O<br />
<br />
B¶ng 1: Mét sè ®Æc tr0ng phæ hång ngo¹i cña chitosan v N-(2-fufuryliden)chitosan<br />
<br />
NH(amin b1) , CH=N , cm- OH, C-O-H, ,<br />
=CH Furan<br />
-1 1<br />
ChÊt cm cm-1 cm-1 cm -1<br />
<br />
Chitosan 1649 - 3485 1024 1/ -<br />
1068 2/<br />
N-(2-fufuryliden) - 1642 3434 1020 1/ 758<br />
chitosan 1070 2/ 885<br />
1/ = 2/ =<br />
C-O-H bËc 1 C-O-H bËc 2<br />
<br />
<br />
Trªn phæ hång ngo¹i cña N-(2-fufuryliden) [7]. S¶n phÈm cã m u v ng nh¹t v tan ®0îc<br />
chitosan v©n hÊp thô ë 1648 cm-1 ®Æc tr0ng cho trong dung dÞch axit axetic. CÊu tróc cña s¶n<br />
dao ®éng biÕn d¹ng cña nhãm –NH cña amin phÈm ®0îc kh¼ng ®Þnh qua c¸c d÷ kiÖn phæ<br />
bËc mét cña chitosan ®0îc thay b»ng ®Ønh hÊp hång ngo¹i phæ UV v phæ 1H-, 13C-NMR.<br />
thô ë 1642 cm-1 ®Æc tr0ng cho dao ®éng hãa trÞ *Trªn phæ hång ngo¹i, kh¸c víi phæ cña N-<br />
cña nhãm azometin v xuÊt hiÖn thªm c¸c v©n (2-fufuryliden)chitosan, v©n hÊp thô ë 1642 cm-1<br />
hÊp thô ë 930, 757 cm-1 ®Æc tr0ng cho dao ®éng ®Æc tr0ng cho dao ®éng hãa trÞ cña nhãm<br />
biÕn d¹ng cña liªn kÕt =CH cña vßng furan. KÕt azometin ®0îc thay b»ng v©n hÊp thô ë 1651<br />
qu¶ n y phï hîp víi kÕt qu¶ thu ®0îc cña cm-1 ®Æc tr0ng cho dao ®éng biÕn d¹ng cña<br />
Alessandro Gandini v c¸c céng t¸c viªn [8] khi nhãm amino bËc hai.<br />
cho -D-glucosamin hi®roclorua ph¶n øng víi<br />
*Trªn phæ UV, chitosan kh«ng hÊp thô<br />
furfural.<br />
trong vïng tö ngo¹i (190 - 500 nm), trong khi<br />
b) Tæng hîp N-(2-furylmetyl) chitosan ®ã N-(2-furylmetyl)chitosan cã cùc ®¹i hÊp thô<br />
ë 277 nm, ®Æc tr0ng cho sù cã mÆt cña vßng<br />
B0íc tiÕp theo N-(2-fufuryliden) chitosan<br />
th¬m furan, xem h×nh 1.<br />
®0îc khö hãa b»ng NaBH4 ë 25oC trong 6 giê<br />
<br />
<br />
733<br />
oh<br />
h 6 h<br />
<br />
h 5 O<br />
o 4 1o<br />
oh h<br />
3 2 h<br />
' h<br />
h nh h 3 4'<br />
ch2<br />
1' 2'<br />
O 5' h<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 1: Phæ UV cña chitosan (I) v N-(2-furylmetyl) chitosan (II)<br />
<br />
*Trªn phæ 1H-NMR v 13C-NMR ngo i c¸c §é chuyÓn dÞch hãa häc cña c¸c proton v<br />
tÝn hiÖu ®Æc tr0ng cho c¸c proton v c¸c nguyªn nguyªn tö C thu ®0îc trªn phæ phï hîp víi phæ<br />
tö C cña chitosan, cßn xuÊt hiÖn thªm c¸c tÝn lÝ thuyÕt.<br />
hiÖu ®Æc tr0ng cho c¸c proton v nguyªn tö C<br />
2. Kh¶o s¸t mét sè tÝnh chÊt cña<br />
cña vßng th¬m furan v nhãm metylen cña gèc<br />
furyl metyl trong s¶n phÈm, xem b¶ng 2. N-(2-furylmetyl)chitosan<br />
a) §é tr ¬ng<br />
B¶ng 2: C¸c tÝn hiÖu ®Æc tr0ng cña gèc<br />
furylmetyl trong N-(2-furyl metyl)chitosan Chitosan v N-(2-furylmetyl)chitosan ®Òu<br />
tan trong dung dÞch axit lo ng do vËy chóng t«i<br />
VÞ<br />
1<br />
H-NMR 13<br />
C-NMR kh¶o s¸t ®é tr0¬ng trong n0íc cÊt v trong dung<br />
trÝ dÞch NaOH 0,1 N víi thêi gian ng©m tr0¬ng l 6<br />
H , ppm Sè H , ppm<br />
C giê. §é tr0¬ng ®0îc tÝnh theo c«ng thøc sau:<br />
’<br />
1 5,35 2 44,54<br />
Ws - Wo .<br />
’ S% 100%<br />
2 - - 146,03 Wo<br />
3’ 6,85 1 112,12 Trong ®ã: S l ®é tr0¬ng [%]; Ws l khèi l0îng<br />
’ chÊt sau khi ng©m [g]; W0 l khèi l0îng chÊt<br />
4 6,97 1 113,26<br />
’ ban ®Çu [g].<br />
5 7,93 1 145,00<br />
KÕt qu¶ ®0îc tr×nh b y ë b¶ng 3.<br />
<br />
B¶ng 3: §é tr0¬ng cña chitosan v N-(2-furylmetyl)chitosan<br />
S [%]<br />
ChÊt<br />
CH3COOH 2% N0íc cÊt NaOH 0,1N<br />
Chitosan Tan 107,18 75,48<br />
N-(2-furyl metyl)chitosan Tan 110,69 77,23<br />
<br />
<br />
734<br />
Tõ kÕt qu¶ b¶ng 3 cho thÊy c¶ chitosan v N- Cu(II) cña chitosan v N-(2-furylmetyl)chitosan.<br />
(2-furylmetyl)chitosan ®Òu tr0¬ng tèt trong - Chitosan v N-(2-furylmetyl)chitosan ®Òu<br />
n0íc v N-(2-furylmetyl)chitosan tr0¬ng tèt h¬n tr0¬ng tèt trong n0íc. §é tr0¬ng ®¹t ®0îc tõ<br />
chitosan. 107,18 - 110,69%.<br />
b) Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp phô ion Cu(II) - Chitosan v N-(2-furylmetyl)chitosan cã<br />
Kh¶ n¨ng hÊp phô Cu(II) cña chitosan v N- kh¶ n¨ng hÊp phô Cu(II) gÇn t0¬ng ®0¬ng nhau.<br />
(2-furylmetyl)chitosan ®0îc thùc hiÖn víi dung Nh0ng so víi N-benzylchitosan th× N-(2-<br />
dÞch Cu(II) cã nång ®é 400 ppm trong 24 giê ë furylmetyl)chitosan cã kh¶ n¨ng hÊp thô tèt<br />
25oC. KÕt qu¶ ®0îc tr×nh b y ë b¶ng 4. h¬n. KÕt qu¶ n y cho thÊy, ®0a nh©n furan lªn<br />
khung chitosan sÏ t¨ng kh¶ n¨ng hÊp phô ion<br />
B¶ng 4: Kh¶ n¨ng hÊp phô Cu(II) kim lo¹i h¬n khi nh©n th¬m l benzen.<br />
<br />
pH q, T#i liÖu tham kh¶o<br />
ChÊt hÊp phô<br />
tèi 0u mg/g<br />
Chitosan 4,5 149,10 1. R. Muzzarelli, F. Tawfam, M. Emanuelli.<br />
Carbohydrate Res, 107, P. 199 - 214 (1982).<br />
N-(2-furyl metyl) chitosan 4,5 146,62<br />
2. R. Andreas. Deutscher Patent-<br />
N-benzylchitosan [5] 4,5 110,00 DE19857545A1 - 15/6/2000 (2000).<br />
<br />
Tõ kÕt qu¶ b¶ng 4 cho thÊy, kh¶ n¨ng hÊp 3. Y. Baba, K. Masaaki, Y. Kawano. Kichin,<br />
phô Cu(II) cña N-(2-furylmetyl)chitosan thÊp Kitosan, Kenkyu, 1(2), 172 - 173 (1995).<br />
h¬n chitosan chót Ýt nh0ng l¹i cao h¬n N- 4. C. A. Rodrigues, M. C. Laranjeira, et al.<br />
benzylchitosan. §iÒu n y cho thÊy, ®0a nh©n Polymer, 39(21), 5121 - 5126 (1998).<br />
furan lªn khung chitosan sÏ t¨ng kh¶ n¨ng hÊp 5. NguyÔn ThÞ HuÖ. TuyÓn tËp c¸c c«ng tr×nh<br />
phô ion kim lo¹i h¬n khi nh©n th¬m l benzen. khoa häc, Héi nghÞ khoa häc, Tr0êng<br />
§HKHTN-§HQG HN, Tr. 153 (4/1998).<br />
IV - KÕt luËn<br />
6. J. G. Domszy and G. A. F. Roberts.<br />
1. § tæng hîp N-(2-furylmetyl)chitosan tõ Makromo.Chem., 168, P. 1671 (1985).<br />
chitosan v fufural qua hai b0íc: tæng hîp hîp 7. NguyÔn ThÞ HuÖ, §ç S¬n H¶i. T¹p chÝ Khoa<br />
chÊt azometin v khö hãa hîp chÊt azometin b»ng häc §HQGHN, KHTN & CN, T.XXII, sè<br />
NaBH4. CÊu tróc cña c¸c s¶n phÈm ®0îc kh¼ng 3C AP, Tr. 74 - 78 (2006).<br />
®Þnh qua c¸c d÷ kiÖn cña phæ hång ngo¹i, phæ UV<br />
8. Alessandro Gandini, Sahar Hariri, Jean-<br />
v phæ 1H- v 13C-NMR.<br />
Francoir Le Nest. Polymer, 44, 7565 - 7572<br />
2. § kh¶o s¸t ®é tr0¬ng trong n0íc cÊt v (2003).<br />
dung dÞch NaOH 0,1 N v kh¶ n¨ng hÊp phô<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
735<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
