Quy trình và một số lưu ý trong điều chế Diethyl Phtalat

Nhà thuốc Ngọc Anh – Bài viết sau đây xin trình bày về quy trình và một số lưu ý trong điều chế Diethyl Phtalat.

Đại cương về Diethyl Phtalat

Diethyl phtalat là thuốc trước đây được nhiều bác sĩ chuyên khoa da liễu kê đơn với vai trò là một thuốc trị ghẻ. Ngoài ra các dẫn xuất phtalat còn hay được dùng làm chất hóa dẻo cho các bao bì nhựa như chai, can, túi, bao, gói, đầu núm vú, bình sữa, trong đồ chơi trẻ em v.v Phthalate được thêm vào trong quá trình sản xuất nhựa, sơn nhằm làm thay đổi tính chất cơ bản của vật liệu. Nó có thể làm cho nhựa cứng hơn, dẻo hơn, trong suốt hơn hoặc làm cho sơn cứng hơn tùy theo loại Phthalate. Nó cũng được dùng làm chất hòa tan, thường có mặt trong các sản phẩm nội thất ô tô, gạch lát sàn, áo mưa, giả da, sản phẩm đóng gói thực phẩm, dung môi làm bóng móng và mỹ phẩm khác.

Các dẫn xuất phthalate được xác định là các xenoestrogen, do đó chúng là những chất gây rối loạn nội tiết, cụ thể là làm rối loạn hệ thống hoóc-môn giới tính và gây ra dậy thì trước tuổi ở cả bé gái lẫn trai. Ở bé gái, khi cơ thể chưa dậy nhưng chịu tác động của một lượng lớn dẫn xuất phthalate, khi đó lượng estrogen ngoại lai này cũng sẽ kích hoạt vùng dưới đồi và tuyến yên tiết ra các hormon hướng dục “đánh thức” buồng trứng làm việc và gây ra dậy thì sớm với các biểu hiện như phát triển vú, sau đó mọc lông nách, lông trên xương mu và xuất hiện kinh nguyệt. Ở trẻ trai, cũng có dậy thì sớm nhưng dấu hiệu thường kín đáo hơn. Ở phụ nữ, nhiều nghiên cứu khoa học nghiêm túc cho thấy các phthalates làm tăng nguy cơ lạc nội mạc tử cung cũng như ung thư vú.

Tên khoa học: diethyl phtalat – DEP.

Tính chất vật lí

Diethyl phtalat là chất lỏng, trong suốt, không màu hoặc màu hơi ngà vàng, sánh như dầu, có mùi thơm nhẹ; có tỷ trọng d= 1,123- 1,125; nhiệt độ sôi là 295°C. Diethyl phtalat không tan trong nước, dễ tan trong ethanol và ether. Hòa tan cao su và nhựa. Bị phân hủy ở nhiệt độ cao.

Quá trình tổng hợp Diethyl Phtalat

Nguyên lí tổng hợp

Phản ứng tổng hợp diethyl phtalat là quá trình trải qua 2 giai đoạn: giai đoạn đầu là quá trình acyl hóa, ethanol phản ứng với anhydrid phtalic tạo monoester, sau đó este hóa monoeste tạo diethyl phtalat.

Sơ đồ phản ứng

Nguyên phụ liệu

• Anhydrid phtalic (tinh thể hình phiến mỏng): 91 g
• Ethanol tuyệt đối: 130 ml
• Acid sulfuric đặc (d=1,83 g/cm3, 95-98%): 33 ml
• Dung dịch natri carbonat bão hòa: vừa đủ điều chỉnh pH
• Natri sulfat khan: 7g
• Nước cất: vừa đủ.

Dụng cụ, thiết bị

• Bình cầu 1 cổ 500 ml
• Sinh hàn hồi lưu
• Bình gạn 500 ml
• Cốc có mỏ 500 ml
• Bình nón 250 ml
• Bình cách thủy
• Giấy lọc.

Sơ đồ quy trình tổng hợp

Mô tả quy trình

Trong bình cầu 500 ml, ta cho vào 91,0 g anhydrid phtalic và 130,0 ml ethanol tuyệt đối, sau đó thêm từ từ 33,0 ml acid sulfuric đặc, lắc kỹ trong khoảng 15 phút.

Lắp sinh hàn và đun cách thủy. Sau 30 phút, nếu anhydrid phtalic vẫn chưa tan hết thì tiếp tục lắc cho đến khi tan hết. Đun cách thủy tiếp 6h nữa thì dừng, kết thúc phản ứng.

Để nguội khối phản ứng về nhiệt độ phòng, sau đó đổ khối phản ứng vào bình gạn. Tiến hành rửa khối phản ứng bằng nước. Cho 40 ml nước cất vào bình gạn, lắc nhẹ, để yên rồi gạn lấy lớp dầu bên trên chính là DEP do có tỷ trọng nhẹ hơn nước và acid. Tiếp tục làm như vậy 2 lần nữa. Gộp nước rửa của 3 lần lại, pha loãng nhiều lần với nước, lắc nhẹ, thu được lớp DEP lắng phía bên dưới do acid bị loãng ra nhiều, khi đó tỷ trọng DEP lớn hơn nước nên ở phía dưới. Gạn lấy lớp DEP này và gộp với lớp dầu thu được ở trên.

Cho dung dịch Na2CO3 bão hòa dần dần vào khối dầu để điều chỉnh đến pH = 8. Sau đó lắc gạn lấy lớp dầu.

Tiếp theo đó dùng nước cất rửa DEP đến khi nước rửa có pH = 7.

Gạn lấy lớp dầu DEP vào trong một bình nón khô, thêm natri sulfat khan, lắc kĩ hoặc để qua đêm để loại bỏ hoàn toàn nước.

Lọc loại cặn, thu pha dầu DEP.

Cân và tính hiệu suất của quá trình.

Công thức tính hiệu suất

H= mtt/mlt * 100%

Trong đó, ndiethyl phtalat lt= nanhydrid phtalic = 91,0 / 148 = 0,61 mol

mlt = 0,61 * 222 =136,5 g

Một số lưu ý trong điều chế Diethyl phtalat

Lắp sinh hàn vì khi đun trong 6 tiếng, ethanol sẽ bay hơi mất, phản ứng thuận nghịch sẽ bị dịch chuyển theo chiều ngược lại không tạo ra nhiều sản phẩm D.E.P, thêm vào đó ta sẽ phải bù nhiều ethanol, gây tốn nguyên liệu và tiền bạc.

H2SO4 đặc với vai trò là chất xúc tác cho quá trình phản ứng, bên cạnh đó, H2SO4 đặc còn là 1 chất háo nước, nó sẽ hút nước, đẩy cân bằng sang phải, tăng tạo este.

Dùng Na2CO3 để trung hòa acid còn dư sau xúc tác cho phản ứng este hóa còn lẫn trong khối dầu. Không nên dùng NaOH hoặc Ca(OH)2 để điều chỉnh đến pH=8 vì chúng dễ nhũ hóa, đồng thời chúng có thể gây thủy phân este.

Nâng cao hiệu suất điều chế Diethyl phtalat

Hiệu suất của phản ứng không cao do bản chất của phản ứng este là phản ứng thuận nghịch. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất như chất lượng của hóa chất, nguyên liệu; việc cân đong hóa chất, nguyên liệu; thời gian, nhiệt độ của quá trình đun cách thủy; hư hao DEP trong quá trình gạn, rửa;…

Để nâng cao hiệu suất, có thể:

• Lượng ethanol tham gia phản ứng nên dùng thừa 3-5 lần để phản ứng đẩy cân bằng sang phải, tăng hiệu suất tạo este;
• Tăng nhiệt độ của phản ứng, dùng thiết bị chịu áp suất;
• Cất loại nước trong quá trình phản ứng;
• Đảm bảo về thời gian và nhiệt độ trong suốt quá trình đun cách thủy.

An toàn lao động

Anhydrid phtalic độc, dễ bay hơi, kích ứng niêm mạc.

H2SO4 đặc gây bỏng sâu, nguy hiểm do axit sunfuric đặc rất háo nước sẽ nhanh chóng hút nước của sụn, ngưng kết lõi protein bên trong, phá hủy sụn hoàn toàn và gây ra biến dạng đối với bộ phận tiếp xúc. Trường hợp axit bắn vào mắt, miệng có thể khiến mất hoàn toàn đôi môi, mí mắt bị đốt cháy hay biến dạng.

Phải đeo găng tay, khẩu trang khi thực hành.

Tài liệu tham khảo

Sách thực tập kĩ thuật sản xuất dược phẩm (Trường Đại học Dược Hà Nội, bộ môn công nghiệp dược)

Xem thêm: Phương pháp điều chế và một số chỉ tiêu kiểm nghiệm Nacl dược dụng