Xây dựng quy trình sản xuất barbital

Môc lôc Trang Më ®Çu 3 PhÇn I: Tæng quan 4 Tªn, tÝnh chÊt lý, ho¸, t¸c dông d­îc lý cña barbital 4 1.1.1. C¸c lo¹i tªn vµ c«ng thøc cña barbital 4 1.1.2.TÝnh chÊt vËt lý cña barbital 4 1.1.3.TÝnh chÊt ho¸ häc cña barbital 5 1.1.4.øng dông cña barbital 5 1.1.5.T¸c dông d­îc lý cña barbital 5 1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p tæng hîp barbital 8 1.2.1. Ph­¬ng ph¸p 1 8 1.2.2. Ph­¬ng ph¸p 2 9 1.2.3. Ph­¬ng ph¸p 3 9 1.2.4. ph­¬ng ph¸p 4 10 1.3. C¸c c«ng nghÖ s¶n xuÊt 10 1.3.1. C«ng nghÖ 1 10 1.3.2. C«ng nghÖ 2 11 1.4. Qui tr×nh c«ng nghÖ lùa chän 11 1.4.1. S¬ ®å ph¶n øng 11 1.4.2. M« t¶ tãm t¾t qui tr×nh c«ng nghÖ 12 1.4.3. TÝnh chÊt cña c¸c nguyªn liÖu chñ yÕu sö dông trong c«ng nghÖ 14 1.4.3.1. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña urª 14 1.4.3.2. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña axit cloro axetic 18 1.4.3.3. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña natri hi®roxit 19 1.4.3.4. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña natri cyanua 21 1.4.3.5. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña axit sunfuric 21 1.4.3.6. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña etyl bromua 22 1.4.3.7. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña r­îu etylic 23 1.4.3.8. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña dietyl malonat 24 1.4.3.9. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña dietyl dietyl malonat 24 PhÇn II: §Ò xuÊt qui tr×nh s¶n xuÊt barbital 25 2.1. S¬ ®å ph¶n øng 25 2.2. M« t¶ qui tr×nh 25 2.3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt 25 2.3.1. TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt 25 2.3.2. TÝnh to¸n hiÖu suÊt 27 2.3.3. TÝnh to¸n thêi gian 27 2.3.4. S¬ ®å nguyªn lý qui tr×nh s¶n xuÊt 28 2.3.5. S¬ ®å d©y chuyÒn thiÕt bÞ 29 2.3.6. An toµn lao ®éng 30 KÕt luËn 31 Tµi liÖu tham kh¶o 32 Më ®Çu “ Ngñ Lµ mét nghÖ thuËt Lµm sao gi÷ ®­îc sù tØnh t¸o c¶ ngµy ”. ( DÞch theo Thus Spake Zarathrustra). C¸c thuèc ngñ nhãm dÉn xuÊt cña axit bacbituric lµ mét nhãm thuèc lín [1], gåm rÊt nhiÒu chÊt ®· ®­îc tæng hîp víi sù liªn quan mËt thiÕt gi÷a cÊu tróc ho¸ häc víi t¸c dông d­îc lý. Thuèc d¹ng nµy lµ nh÷ng tinh thÓ kh«ng mïi, mµu tr¾ng, chØ tan rÊt Ýt trong n­íc vµ v× thÕ chóng th­êng ®­îc dïng d¹ng thuèc uèng ®­êng miÖng. Nh­ng ng­îc l¹i, c¸c muèi natri cña chóng l¹i tan kh¸ tèt trong n­íc nªn dung dÞch v« trïng cña nã rÊt thÝch hîp ®Ó tiªm d­íi da, tiªm tÜnh m¹ch hay tiªm b¾p. Gi¸ trÞ ch÷a bÖnh cña thuèc lo¹i nµy lµ kh«ng thÓ phñ ®Þnh ®­îc. Do ®ã, tõ l©u nã ®­îc thay thÕ hÇu hÕt c¸c lo¹i thuèc ngñ dïng tr­íc ®ã vµ ®­îc s¶n xuÊt trªn qui m« c«ng nghiÖp. Barbital lµ dÉn xuÊt ®Çu tiªn cña axit bacbituric cã t¸c dông g©y ngñ ®­îc F.Fisher ®iÒu chÕ n¨m 1903 vµ ®­îc ®­a vµo ®iÒu trÞ víi biÖt d­îc Veronal. ViÖc t×m ra dÉn xuÊt nµy kh«ng chØ cã ý nghÜa lµ mèc nghiªn cøu ph¸t hiÖn ra mét thuèc cã t¸c dông lªn hÖ thÇn kinh trung ­¬ng mµ cßn cã gi¸ trÞ trong c¶ quan ®iÓm vÒ ho¸ d­îc. V× kÓ tõ ®ã quan ®iÓm nghiªn cøu, ®iÒu chÕ, t×m kiÕm ra mét thuèc míi ®­îc x©y dùng dùa trªn c¬ së míi lµ biÕn ®æi ph©n tö mét c¸ch cã hÖ thèng. KÕt qu¶ sau gÇn 35 n¨m nghiªn cøu ng­êi ta ®· ®iÒu chÕ ra trªn 1200 hîp chÊt lµ dÉn xuÊt cña axit bacbituric trong sè ®ã cã 60 hîp chÊt trë thµnh thuèc ®­îc ®­a vµo sö dông trong ®iÒu trÞ. Do cã nh÷ng t¸c dông phô nªn ngµy nay ng­êi ta th­êng Ýt dïng thuèc nµy. NhiÖm vô cña em ®­îc giao lµ, nghiªm cøu x©y dùng qui tr×nh , c«ng nghÖ s¶n xuÊt barbital. PhÇn I.Tæng quan. Tªn, tÝnh chÊt lý, ho¸, t¸c dông d­îc lý cña barbital. C¸c lo¹i tªn vµ c«ng thøc cña barbital [2]. Tªn riªng: barbital Tªn khoa häc: * 5,5 – diethyl – 2,4,6(1H,3H,5H) – pyrimidinetrion *5,5 – diethyl barbituric acid. * diethyl malonyl urea C«ng thøc: Thµnh phÇn: C = 52,16%, H = 6,57%, N = 15,21%, O = 26,08%. C«ng thøc nguyªn: C8H12N2O3. Khèi l­îng mol ph©n tö: 184,19. C¸c biÖt d­îc: Veronal (Bayer; E.Merck), Malonal, Veroletten (¸o), Se’deval, Dormonal, Hypnogene, Deba, Vespe’ral, Dormileno (T©y Ban Nha), Hypnox (¸o) 1.1.2. TÝnh chÊt vËt lý cña barbital. §é ch¶y:188 – 1920C, cã vÞ h¬i ®¾ng, lµ bét kÕt tinh kh«ng mµu. §é hoµ tan: 1g barbital cã thÓ hoµ tan trong 130 ml n­íc ë 250C, 13 ml n­íc s«i, 14 ml r­îu, 75 ml clorofom, 35 ml ete. Ngoµi ra cßn cã thÓ hoµ tan trong axit axetic, amyl ancol, pyridin, anilin, nitro benzen. §é ®éc: LD50(miÖng) = 600mg/Kg, ®èi víi chuét. TÝnh chÊt ho¸ häc cña barbital [3] Khi ®un nãng trong dung dÞch kiÒm ®Æc, vßng urªit bÞ thuû ph©n gi¶i phãng c¸c thµnh phÇn urª vµ malonat; tiÕp sau thuû ph©n urª thµnh NH3 vµ n­íc: D¹ng axit tan trong NaOH vµ c¸c dung dÞch kiÒm kh¸c t¹o muèi tan: D¹ng muèi tan (dinatri, kali) cho kÕt tña mµu víi c¸c ion kim lo¹i mµu Me+n, cho mµu kh¸c nhau: víi Ag+ cho kÕt tña mµu tr¾ng; víi Co++ cho kÕt tña mµu xanh tÝm… Ph¶n øng víi coban lµ ®Æc tr­ng cña c¸c bacbiturat vµ thiobacbiturat. 1.1.4. øng dông cña barbital [4]: Lµm nguyªn liÖu ®Ó bµo chÕ c¸c d¹ng thuèc ngñ. 1.1.5. T¸c dông d­îc lý cña barbital [4] - T¸c dông: dÉn xuÊt bacbiturat cã t¸c dông g©y ngñ, an thÇn. - ChØ ®Þnh [5]: dïng cho c¸c tr­êng hîp lo l¾ng, m©t ngñ. Trõ tr­êng hîp mÊt ngñ v× ®au. Barbital lµ bacbituric t×m ra ®Çu tiªn, ngµy cµng Ýt dïng trong ®iÒu trÞ hiÖn ®¹i v× ®· t×m ra c¸c bacbituric tèt h¬n. - Chèng chØ ®Þnh [5]:t¨ng c¶m (hypersensibility) víi c¸c bacbituric; thiÓu n¨ng thËn, thiÓu n¨ng h« hÊp nghiªm träng, bÖnh do porpyrin; 3 th¸ng ®Çu khi cã thai; phô n÷ cho con bó. - T­¬ng t¸c thuèc [6]: Mét sè thuèc cã thÓ lµm thay ®æi t¸c dông cña thuèc nhãm bacbiturat nh­ r­îu ªtylic, reserpin, aminazin, haloperidol, thuèc chèng ®¸i th¸o ®­êng, thuèc øc chÕ microsom gan (cimetidin, cyoramphenicol…) lµm t¨ng giÊc ngñ cña thuèc nhãm nµy. - ChuyÓn ho¸ thuèc [5]: thuèc hÊp thu nhanh, tèc ®é hÊp thu gi¶m khi cã thøc ¨n trong d¹ dµy. Thêi gian b¸n huû trong huyÕt t­¬ng: kho¶ng 40 giê. TØ lÖ g¾n vµo protein huyÕt t­¬ng: 5%. Ýt bÞ chuyÓn ho¸ bëi gan, bµi xuÊt chñ yÕu qua ®­êng n­íc tiÓu. §i qua nhau vµ ®i vµo s÷a mÑ. - T¸c dông phô [5]: +)Ngñ gµ, lÉn lén (®èi víi ng­êi giµ); ph¶n øng ngoµi da , ®«i khi rèi lo¹n thÇn kinh (thÊt ®iÒu, giËt nh·n cÇu). +)Còng nh­ c¸c bacbituric kh¸c, barbital cã thÓ lµm cho ng­êi bÖnh lÖ thuéc vµo thuèc vÒ thÓ x¸c còng nh­ vÒ tinh thÇn, khi dïng lu«n hay dïng liÒu cao. V× vËy viÖc ngõng dïng barbital ph¶i ngõng dÇn dÇn ®Ó tr¸nh héi chøng cai thuèc (mª s¶ng, co giËt).Dïng qu¸ liÒu g©y ngé ®éc cÊp. +)Còng nh­ c¸c bacbituric kh¸c, barbital khÝch thÝch ho¹t tÝnh enzim cña microsom ë gan vµ t¨ng tèc ®é biÕn ®æi cña thuèc khiÕn cho gi¶m hiÖu qu¶ cña chóng - D¹ng thuèc [4]: viªn nÐn 0,3 g vµ 0,5 g. - LiÒu dïng [4]: ng­êi lín ngµy uèng 1 viªn nöa giê tr­íc khi ngñ. - Nh÷ng chó ý: cßn dïng khèi hîp víi aminopyrin, antipyrin trong nhiÒu biÖt d­îc ®Ó t¨ng t¸c dông gi¶m ®au. - §éc tÝnh: [7] +)CÊp: Víi liÒu gÊp 5-10 lÇn liÒu ngñ míi cã thÓ g©y h«n mª nguy hiÓm.TriÖu chøng nhiÔm ®éc: Buån ngñ, mÊt dÇn ph¶n x¹, ®ång tö gi·n, gi·n m¹ch da: th©n nhiÖt h¹ râ, v× barbiturat lµm gi¶m chuyÓn ho¸ chung, nªn lµm gi¶m sinh nhiÖt. Nh÷ng trung t©m ë hµnh n·o rÊt nh¹y c¶m víi barbiturat: Gi¶m huyÕt ¸p ®éng m¹ch, nhÞp thë chËm vµ n«ng, gi¶m l­u l­îng h« hÊp, tÝm xanh. Sau ®ã, h«n mª råi chÕt do liÖt h« hÊp, truþ tim m¹ch, phï n·o, viªm thËn, g©y bÝ ®¸i, cã khi v« liÖu do lµm gi¶m søc läc cÇu thËn vµ lµm gi¶m l­îng nh÷ng chÊt ®iÖn gi¶i ë n­íc tiÓu, bÖnh phÕ qu¶n – phæi. ChÝnh lóc ®ã, t×nh tr¹ng nhiÔm axit râ l¹i cµng lµm thuèc dÔ khuyÕch t¸n vµo tÕ bµo thÇn kinh, lµm nhiÔm ®éc nÆng thªm. - §iÒu trÞ ngé ®éc bacbiturat: +)Röa d¹ dµy b»ng dung dÞch KMnO4 0,1%, ngay c¶ khi ngé ®éc tõ l©u, v× d¹ dµy gi¶m nhu ®éng do uèng liÒu cao barbiturat, v× vËy kh«ng tèng nhanh barbiturat xuèng ruét ®­îc. +)Håi søc: Ngöi oxy, hót ®êm r·i, thuèc trî tim. NÕu huyÕt ¸p < 100mmHg, ta truyÒn huyÕt t­¬ng dung dÞch mÆn ®¼ng tr­¬ng hoÆc dung dÞch gluco 5% víi noradrenalin. +) Thuèc lîi niÖu thÈm thÊu ( truyÒn tÜnh m¹ch chËm dung dÞch manitol 100 g/lit). +) TruyÒn tÜnh m¹ch dung dÞch kiÒm natri bicacbonat 14,0 (0,5-1,0 lÝt). +) Rót trùc tiÕp barbiturat ra khái m¸u b»ng thËn nh©n t¹o. +) M¹n: Dïng bacbituric l©u dµi cã thÓ g©y quen thuèc hoÆc nghiÖn thuèc. NÕu nghiÖn thuèc bacbiturat th× khi cai cã héi chøng nguy hiÓm: Co giËt ho¹c gièng nh­ mª s¶ng ( delirium tremens) ë ng­êi nghiÖn r­îu. Dïng bacbiturat liªn tôc nhiÒu lÇn cã thÓ g©y “ ®au khíp do bacbiturat” (héi chøng tay - vai). +) §Æc øng: Cã ph¶n øng bÊt th­êng ngay khi dïng liÒu ®Çu: Phï mÆt, phï mi m¾t, mÈn ngøa do ban ®á, khÝch thÝch, chuyÕnh cho¸ng, nhøc ®Çu, n«n, ®i láng, cã khi ®au c¬, ®au khíp, ®au thÇn kinh. Khi tØnh cßn ngñ ngµ, nhøc ®Çu( hang - over). Còng nªn chó ý cã thÓ x¶y ra c¬n rèi lo¹n porphypin cÊp ( ®au bông triÖu chøng t©m thÇn, liÖt, nh¹y c¶m víi ¸nh s¸ng, loÐt d¹ dµy…). 1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p tæng hîp barbital: 1.2.1. Ph­¬ng ph¸p 1 [8]: §i tõ nguyªn liÖu trung gian cña c«ng nghiÖp axetylen ®ã lµ axetandehit, butyl andehit, butyl ancol… Tr­íc hÕt ng­êi ta cho butyl andehit thùc hiÖn ph¶n øng ng­ng tô andol víi axetandehit sau ®ã ®em s¶n phÈm t¹o thµnh hidro ho¸ ®Ó ®­îc hîp chÊt ancol 2,2-dietylaxetandehit trªn xóc t¸c Cu-Zn ë 300°-350°C, tiÕp theo trong m«i tr­êng kiÒm yÕu cho andehit t¹o thµnh ph¶n øng andol víi dung dÞch n­íc formandehit trong sù cã mÆt cña metanol thu ®­îc s¶n phÈm céng andol lµ 2,2-dietyl-2-formyl-etanol, chÊt nµy ®em oxy ho¸ b»ng axit nitric ®Æc ( lo¹i 63% ) ë 30°C nhËn ®­îc axit 2,2-dietylmalonic. Axit nµy ®em este ho¸ víi butanol cã xóc t¸c H2SO4 ®Æc ®Ó cho este dibutyl 2,2-dietylmalonat, cuèi cïng lµ ng­ng tô ®ãng vßng t¹o thµnh barbital: 1.2.2. Ph­¬ng ph¸p 2 [9]: Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ este dietyl malonat dùa trªn ph­¬ng ph¸p hi®r« cyanua ®i tõ natri cyanua vµ axit cloro axetic; s¶n phÈm trung gian lµ axit cyanoaxetic ®­îc xµ phßng ho¸ vµ este ho¸ cïng mét lóc víi sù cã mÆt cña mét l­îng lín axit v« c¬ vµ r­îu. S¶n phÈm este dietyl malonat t¹o thµnh ®­îc ankyl ho¸ b»ng etyl bromua trong sù cã mÆt cña natri ancolat t¹o thµnh 2,2-dietyl este dietyl malonat. ChÊt nµy ®­îc ng­ng tô víi urª ®Ó t¹o thµnh barbital. 1.2.3. Ph­¬ng ph¸p 3 [9]: §iÒu chÕ este dietyl malonat tõ ph­¬ng ph¸p cacbon monoxit bao gåm qu¸ tr×nh ®Ýnh cacbon dioxit vµo este cloro axetic ®Ó t¹o thµnh mét este cloroformylaxetat, mµ sau nµy t¹o thµnh diankyl malonat bëi qu¸ tr×nh céng víi ancol. S¶n phÈm diankyl malonat t¹o thµnh l¹i ®­îc tiÕn hµnh ng­ng tô ®ãng vßng nh­ ph­¬ng ph¸p trªn ®Ó t¹o thµnh barbital. 1.3.4. Ph­¬ng ph¸p 4 [9]: Mét vµi ph­¬ng ph¸p kh¸c dùa trªn nguyªn liÖu th«, t­¬ng ®èi rÎ, dÔ kiÕm, s½n cã vµ cã thÓ s¶n xuÊt ®­îc trong c«ng nghiÖp: Ph¶n øng cña keten víi cacbon monoxit vµ mét ankyl nitrit trong sù cã mÆt cña PdCl2 ®Ó t¹o thµnh axit malonic ®Ó tõ ®ã s¶n xuÊt barbital nh­ c¸c ph­¬ng ph¸p ®· ®­îc ®­a ra ë trªn. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc ph¸t triÓn cña ph­¬ng ph¸p axit oxalic tõ cacbon monoxit cña ngµnh c«ng nghiÖp Ube. KÕ ho¹ch thÝ ®iÓm ®· ®­îc x©y dùng cho este malonat trong thµnh phè Ube, NhËt B¶n. 1.3. C¸c c«ng nghÖ s¶n xuÊt dietyl malonat: 1.3.1. C«ng nghÖ 1:[9] Dung dÞch natri cyanit( kho¶ng 25%) trong n­íc ®­îc ®un nãng tíi 65-700C trong b×nh ph¶n øng thÐp kh«ng gØ. Dung dÞch trong n­íc cña natri cloro- axetat ®­îc thªm vµo tõ tõ vµ khuÊy ®Òu; nhiÖt ®é kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 900C. Duy tr× qu¸ tr×nh khuÊy nµy trong vßng 1giê. §iÒu nµy rÊt cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o r»ng hi®ro cyanit, chÊt mµ ®­îc h×nh thµnh víi mét l­îng nhá liªn tôc, lu«n ®­îc kiÓm so¸t vµ trung hoµ. C« ®Æc dung dÞch natri cyano axetat b»ng bèc h¬i trong ch©n kh«ng vµ sau ®ã ®­îc chuyÓn vµo b×nh ph¶n øng b»ng thuû tinh ®Ó xµ phßng ho¸ vµ este ho¸. R­îu vµ axit v« c¬ ( tØ lÖ khèi l­îng 1:2 ®Õn 1:3) ®­îc ®­a vµo nh­ lµ mét gi¶i ph¸p ®Ó duy tr× nhiÖt ®é kh«ng v­ît qu¸ 60-800C. §èi víi mçi mol este, cã kho¶ng 1,2 mol r­îu ®­îc thªm vµo. Axit clohi®ric, chÊt ®­îc h×nh thµnh nh­ s¶n phÈm phô tõ axit cloro axetic kh«ng ph¶n øng, ®­îc ®­a vµo cét hÊp thô. Sau khi qu¸ tr×nh thªm vµo axit vµ r­îu ®· hoµn thµnh, hçn hîp ®­îc ®un nãng håi l­u trong vßng tõ 6-8 giê, nhê ®ã mµ s¶n phÈm trung gian malonic axit este monoamit ®­îc hi®ro ho¸ t¹o ra diankyl malonat. Este nguyªn chÊt ®­îc lÊy ra tõ hçn hîp este th« bëi qu¸ tr×nh chiÕt víi benzen, toluen, xylen. Pha h÷u c¬ ®­îc röa víi NaOH lo·ng ®Ó lo¹i bá mét l­îng nhá b¸n este. Sau ®ã dieste ®­îc t¸ch ra tõ dung m«i bëi qu¸ tr×nh ch­ng ë ¸p suÊt khÝ quyÓn, vµ este malonic ®­îc cÊt l¹i d­íi ¸p suÊt ch©n kh«ng lµ mét chÊt láng kh«ng mµu víi hµm l­îng tèi thiÓu lµ 99%. Pha n­íc chøa mét l­îng ®¸ng kÓ axit v« c¬ vµ muèi ph¶i ®­îc xö lý tr­íc khi ®­a vµo thiÕt bÞ xö lý n­íc th¶i. HiÖu suÊt tÝnh theo natri cloroaxetat lµ 75-85%. MÆc dï víi thiÕt bÞ ®¬n gi¶n còng ®ñ ph¶n øng tù x¶y ra. Nh­ng mét nhiÖm vô kh¸ lín lµ ph¶i xö lý n­íc th¶i vµ khÝ th¶i. 1.3.3. C«ng nghÖ 2 [9]: §iÒu chÕ theo ph­¬ng ph¸p cacbon monoxit. Qu¸ tr×nh nµy ®­îc tiÕn hµnh trong thiÕt bÞ ph¶n øng vßng xo¾n. §¹t ®­îc sù biÕn ®æi lµ 90%, ®é chän läc lµ 95%. S¶n phÈm phô quan träng nhÊt lµ etyl axetat. §iÒu kiÖn ph¶n øng t­¬ng ®èi ªm dÞu: 20-800C; 0,12-1,0 Mpa; pH 5-8. Xóc t¸c lµ dicobal octacacbonyl. 1.4. Qui tr×nh c«ng nghÖ lùa chän 1.4.1. S¬ ®å ph¶n øng: Dùa theo ph­¬ng ph¸p 2: ph­¬ng ph¸p ®i tõ axit cloro axetic . Qu¸ tr×nh nµy ®i tõ nh÷ng nguyªn liÖu t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n: ClCH2COOH, NaOH, C2H5OH, NaCN, C2H5ONa, C2H5Br… Tuy r»ng so víi ph­¬ng ph¸p 1 – ph­¬ng ph¸p ®i tõ nguyªn liÖu trung gian cña c«ng nghiÖp axetylen – nguyªn liÖu ph¶n øng cã thÓ tËn dông tõ ngµnh c«ng nghiÖp axetylen, t¸c nh©n ph¶n øng Ýt ®éc h¹i h¬n nh­ng trong qu¸ tr×nh tæng hîp l¹i cã giai ®o¹n andol ho¸ cho hiÖu suÊt rÊt thÊp. VËy ta lùa chän theo ph­¬ng ph¸p thø 2 nh­ng ph¶i rÊt thËn träng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cã liªn quan tiÕp xóc víi NaCN, lµ chÊt rÊt ®éc. S¬ ®å ph¶n øng ®· ®­îc ®­a ra ë phÇn 1.2.2. 1.4.2. M« t¶ tãm t¾t qu¸ tr×nh c«ng nghÖ: [10] Qu¸ tr×nh ®­îc tiÕn hµnh theo 5 b­íc sau: B­íc 1: t¹o natri malonat. 100 Kg axit cloro axetic ®­îc hoµ tan trong mét l­îng tèi thiÓu n­íc l¹nh ( cã thÓ thay ®æi, nh­ng nã th­êng kho¶ng 20 l). Thªm tõ tõ dung dÞch gån 120 Kg natri cacbonat khan vµ 350 l n­íc, kÕt hîp víi khuÊy nhÑ nhµng vµ gi÷ nhiÖt ®é ë 00C. Trong suèt qu¸ tr×nh nµy ta lu«n gi÷ mét l­îng kiÒm d­ trong dung dÞch. ChuÈn bÞ dung dÞch gåm 60 Kg NaCN hoµ tan trong 100 l n­íc vµ ®un nãng ®Õn 700C. Sau ®ã, thªm tõ tõ phÇn dung dÞch trªn vµo , kÕt hîp víi khuÊy trén nhÑ nhµng, kiÓm so¸t nhiÖt ®é ë c¶ bªn trong vµ bªn ngoµi sao cho nhiÖt ph¶n øng lu«n < 900C. §Ó kiÓm so¸t viÖc nµy ng­êi ta cã thÓ dïng mét t¶ng ®¸ ®Ó næi lªn phÝa trªn hçn hîp hoÆc sö dông èng xo¾n lµm l¹nh bªn trong chøa n­íc ®¸, chÊt láng ch¹y qua. Kh«ng khÝ xung quanh b×nh ph¶n øng ph¶i ®­îc l­u th«ng liªn tôc. Ph¶n øng kÕt thóc sau kho¶ng 20 phót vµ hçn hîp ®­îc n©ng dÇn lªn ®Õn nhiÖt ®é s«i tiÕp ®ã thªm dung dÞch gåm 80 Kg NaOH vµ 160 l n­íc. Dung dÞch nµy ®­îc ®un s«i ®Õn khi thÊy mïi khÝ amoni¨c bay lªn (kho¶ng 3 tiÕng ®ång hå ®èi víi thÝ nghiÖm nµy). Cuèi cïng cña giai ®o¹n nµy, lµm bay h¬i dung dÞch vµ cÆn sÊy kh« t¹o thµnh bét. KÕt qu¶ t¹o thµnh 220 Kg bét, trong ®ã 155 Kg lµ muèi natri malonat phÇn cßn l¹i lµ natri clorua. B­íc 2 lµ qu¸ tr×nh t¹o dietyl malonat. 200 Kg bét thu ®­îc ë b­íc 1 ®em khuÊy trén víi 160 Kg etanol ( cån c«ng nghiÖp ) vµ 500 Kg benzen trong nåi ph¶n øng este ho¸. Thªm vµo ®ã kho¶ng 240 Kg axit sunfuric ®Æc. Gi÷ tèc ®é khuÊy trén ®Ó nhiÖt ®é ph¶n øng nµy kh«ng v­ît qu¸ 250C (qu¸ tr×nh nµy ®­îc tiÕn hµnh trong vµi giê ®èi víi l­îng lín nh­ trªn). Sau ®ã nhiÖt ®é ®­îc n©ng lªn ®Õn 600C vµ gi÷ nhiÖt ®é nµy trong vßng 8 tiÕng råi míi lµm l¹nh . Líp benzen trªn cïng ®­îc g¹n ra vµ líp axit bªn d­íi ®­îc ®em chiÕt l¹i víi benzen thªm vµi lÇn n÷a. Gép c¸c pha benzen ®ã l¹i, röa s¹ch axit b»ng NaOH vµ lµm kh« b»ng natri cacbonat khan vµ ®em cÊt ch©n kh«ng (ë 20 mmHg). Thu phÇn s«i ë nhiÖt ®é 96-980C lµ dietyl malonat. HiÖu suÊt: 85-90% theo lý thuyÕt. B­íc 3 lµ qu¸ tr×nh t¹o dietyl malonat este (dietyl dietyl malonat). (B¾t ®Çu tõ ph¶n øng nµy ph¶i chó ý ®Æc biÖt tr¸nh n­íc, thËm chÝ chØ ®é Èm trong kh«ng khÝ còng lµm ¶nh h­ëng nghiªm träng ®Õn kÕt qu¶ ph¶n øng.). Dung dÞch natri etylat ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch hoµ tan 13,2 Kg Na kim lo¹i s¹ch trong 200 l cån nguyªn chÊt vµ ®un ®Õn 600C, råi gi÷ ë nhiÖt ®é nµy trong suèt qu¸ tr×nh thªm etyl malonat ë trªn vµo (84 Kg). B©y giê, t¨ng nhiÖt ®é lªn 800C vµ thªm vµo 64 Kg C2H5Br trong 3 tiÕng. Sau khi thªm, ®un håi l­u trong 2 tiÕng, råi cÊt cho ®Õn lóc nhiÖt ®é t¨ng lªn 1100C. Sau ®ã, thªm tiÕp vµo hçn hîp ph¶n øng dung dÞch natri etylat míi (dung dÞch l¹i bao gåm 13,2 Kg Na kim lo¹i vµ 200 l cån kh«). Hçn hîp ®­îc ®un nãng ®Õn 600C. KhuÊy trén hçn hîp vµ gia nhiÖt cho ®Õn khi t¹o hçn hîp ®ång nhÊt. Sau ®ã l¹i thªm vµo 65 Kg C2H5Br trong 3 tiÕng vµ gi÷ nhiÖt ®é ë 600C. §un håi l­u mét lÇn n÷a trong kho¶ng h¬n 2 tiÕng, sau ®ã cÊt l¹i dung dÞch míi ®Õn nhiÖt ®é 1100C. TiÕp theo hçn hîp ph¶n øng ®­îc lµm l¹nh nhÑ nhµng, dung dÞch ph¶n øng ®­îc xö lý víi 150 l n­íc; khuÊy m¹nh, hçn hîp ph©n thµnh 2 líp. Líp trªn lµ dietyl malonat este th« ®­îc t¸ch ra vµ lµm kh« b»ng muèi sunphat khan, råi cÊt ch©n kh«ng. Thu este tinh khiÕt t¹i nhiÖt ®é 132-1350C vµ 28 mmHg. HiÖu suÊt 80-85% ( t­¬ng øng vµo kho¶ng 88-94 Kg). B­íc 4 lµ qu¸ tr×nh ng­ng tô t¹o thµnh barbital vµ tinh chÕ xö lý t¹o barbital thµnh phÈm. Tr¸nh sù tiÕp xóc víi n­íc còng lµ ®iÒu tèi quan träng trong b­íc nµy (c¸c dông ph¶i kh«…). 30 Kg urª kh« vµ 76,5 Kg malonat ë trªn (dietyl dietyl malonat kh«) ®­îc ®­a vµo b×nh ph¶n øng vµ khuÊy ®Òu. Thªm vµo hçn hîp nµy dung dÞch natri etylat nãng (750C) (gåm 18 Kg Na kim lo¹i s¹ch trong 270 l cån kh«), ®­a hçn hîp ®Õn nhiÖt ®é s«i kÕt hîp víi khuÊy ®Òu. Cån bÞ lo¹i bá trong qu¸ tr×nh ®un s«i (b×nh ph¶n øng cã trang bÞ thªm sinh hµn thuËn) vµ hçn hîp trë nªn sÒn sÖt. Cån ®­îc ®­a ra ngoµi hÕt trong qu¸ tr×nh ch­ng. PhÇn cÆn cßn l¹i bªn d­íi sÏ lµ bét mµu tr¾ng mÞn. Axit 5,5 dietyl malonyl urª hoÆc axit dietyl bacbituric ®­îc chuÈn bÞ theo c¸c b­íc sau. 85 Kg axit clohi®ric ®Æc ®­îc pha lo·ng b»ng 100 l n­íc vµ thªm vµo 300 Kg ®¸ côc. Võa khuÊy võa cho tõ tõ bét kh« ë trªn vµo dung dÞch axit HCl míi pha nµy, hçn hîp lu«n gi÷ pH axit (x¸c ®Þnh b»ng c«ng g« ®á). Sau ®ã lµm l¹nh vµ duy tr× nhiÖt ®é d­íi 00C. KhuÊy trong vµi giê, tña t¹o ra läc ly t©m vµ röa vµi lÇn (mçi lÇnvíi 20-30 l n­íc. Axit th« t¹o thµnh ®­îc hoµ tan trong 800 l n­íc t¹i nhiÖt ®é s«i, ®­îc xö lý víi 1/2-1 Kg than ho¹t tÝnh, ®un s«i kho¶ng tiÕng . Läc nãng hçn hîp s«i ®ã qua m¸y läc khung b¶n. KÕt tinh tinh thÓ tõ dÞch läc, b»ng c¸ch lµm l¹nh bªn ngoµi vµ khuÊy nhÑ nhµng. Tinh thÓ ®­îc ly t©m hoÆc läc vµ röa víi 20 l n­íc l¹nh vµ lµm kh« trong ch©n kh«ng ë 500C. KÕt qu¶ axit dietyl bacbituric tinh khiÕt ®­îc t¹o thµnh kho¶ng 50 Kg, víi ®é tinh khiÕt 90%. 1.4.3. TÝnh chÊt cña c¸c nguyªn liÖu chñ yÕu sö dông trong c«ng nghÖ. 1.4.3.1. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña chÊt urª [11]: Tªn: urª C«ng thøc: a) TÝnh chÊt ho¸ häc: NhiÒu ý kiÕn t¸n thµnh víi nghiªn cøu cña Werner vÒ c«ng thøc d¹ng vßng vµ d¹ng enol tån t¹i trong thêi gian ng¾n cña urª nh­ sau: Tuy nhiªn, dùa vµo nh÷ng nghiªn cøu cña Walker vµ Wood cho biÕt r»ng urª lµ mét baz¬ yÕu vµ nã kh«ng cã tÝnh chÊt axit. T¹i ¸p suÊt khÝ quyÓn vµ t¹i nhiÖt ®é nãng ch¶y cña urª nã ph©n huû thµnh amoniac, biurª HN(CONH2), axit cyanuric C3N3(OH)3, ammelide NH2C3(OH)2, Vµ triurª NH2(CONH)2CONH2. Biurª lµ thµnh phÇn chÝnh vµ ng­êi ta mong muèn nã cã mÆt cµng Ýt cµng tèt trong urª tæng hîp b¸n trªn thÞ tr­êng. L­îng biurª cã mÆt trong c¸c s¶n phÈm ph©n bãn urª nhiÒu h¬n 2% vÒ khèi l­îng rÊt cã h¹i cho sù ph¸t triÓn cña c©y. Urª ho¹t ®éng nh­ mét baz¬ ®¬n vµ h×nh thµnh d¹ng muèi víi axit. Víi axit nitric nã h×nh thµnh d¹ng urª nitrat, CO(NH2).HNO3, ChÊt nµy bÞ ph©n huû rÊt m¹nh khi ®un nãng: Urª r¾n kh¸ bÒn v÷ng ë nhiÖt ®é phßng vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn. Gia nhiÖt trong ch©n kh«ng ë nhiÖt ®é nãng ch¶y, urª th¨ng hoa mµ kh«ng thay ®æi cÊu tróc. Trong ch©n kh«ng, t¹i nhiÖt ®é 180-1900C, urª sÏ th¨ng hoa vµ bÞ chuyÓn thµnh amoni cyanat, NH4OCN. Khi urª r¾n ®­îc ®un nãng nhanh trong dßng khÝ amoni¾c t¹i nhiÖt ®é cao vµ ¸p suÊt vµi atm nã th¨ng hoa hoµn toµn vµ biÕn ®æi mét phÇn thµnh axit cyanic, NHCO, vµ amoni cyanat. Urª láng còng cã thÓ hoµ tan trong amoni¨c láng vµ h×nh thµnh d¹ng hîp chÊt cã tr¹ng th¸i rÊt kh«ng bÒn urª-ammonia,CO(NH2)2NH3, chÊt mµ bÞ ph©n huû ë nhiÖt ®é trªn 450C. Urª-ammonia ph¶n øng víi kim lo¹i kiÒm h×nh thµnh d¹ng muèi nh­ NH2CONHM ho¹c CO(NHM)2. Dung dÞch urª trong n­íc bÞ thuû ph©n chËm thµnh amoni¨c cacbamat t¹i nhiÖt ®é phßng ho¹c t¹i nhiÖt ®é s«i cña nã. VÕt cña cyanat ®­îc t×m thÊy trong dung dÞch. §un nãng urª trong n­íc thêi gian dµi lµ nguyªn nh©n t¹o thµnh d¹ng biurª: Ph¶n øng nµy ®­îc tiÕn hµnh ë ¸p suÊt thÊp, nhiÖt ®é cao, vµ thêi gian ®un nãng dµi. T¹i ¸p suÊt 100-200 atm, biurª sÏ chuyÓn trë l¹i thµnh urª víi sù cã mÆt cña amoni¾c. Urª ph¶n øng víi b¹c nitrat, AgNO3 víi sù cã mÆt cña natri hy®r«xyt, NaOH, t¹o thµnh dÉn xuÊt diargentic, CON2H2Ag2, cã mµu vµng nh¹t. NaOH xóc t¸c biÕn ®æi urª thµnh d¹ng HNC(NH2)OH, chÊt ph¶n øng AgNO3. Nh÷ng t¸c nh©n oxy ho¸ trong sù cã mÆt cña NaOH ®Ó chuyÓn urª thµnh khÝ nit¬ vµ cacbon dioxit. Sau ®ã chÊt nµy l¹i ph¶n øng víi NaOH ®Ó t¹o thµnh natri cacbonat. Ph¶n øng cña urª víi r­îu t¹o thµnh este cña axit cacbanic, th«ng th­êng gäi lµ urªtan. Urª ph¶n øng víi formandehyt vµ c¸c d¹ng hîp chÊt nh­ monometylolurª, NH2CONHCH2OH, dimetylolurª, vµ c¸c chÊt kh¸c, phô thuéc vµo tû lÖ mol cña formandehyt víi urª vµ phô thuéc vµo pH cña dung dÞch. Urª ph¶n øng víi hi®r« peroxyt t¹o thµnh urª peroxyt, CO(NH2)2H2O2, Lµ tinh thÓ mµu tr¾ng. Nã ®­îc biÕt ®Õn d­íi c¸i tªn th­¬ng m¹i lµ Hyperol, vµ th­êng ®­îc dïng lµm t¸c nh©n oxy ho¸. DÉn xuÊt cña urª ®­îc dïng trong d­îc phÈm lµm thuèc ngñ, thuèc an thÇn, gi¶m ®au. Hîp chÊt c¬ b¶n cña nh÷ng dÉn xuÊt nµy ®· ®­îc tæng hîp lµ axit bacbituric. Cã ®­îc tõ ph¶n øng cña urª vµ axit malonic ( chÝnh x¸c h¬n lµ tõ c¸c este cña nã ). b) TÝnh chÊt vËt lý [15,696]: Urª lµ tinh thÓ kh«ng mµu, h×nh l¨ng trô. NhiÖt ®é nãng ch¶y 132,70C. Kh¶ n¨ng hoµ tan: tan trong n­íc, r­îu etlyic vµ tan Ýt trong ªte. c) Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ: TÊt c¶ c¸c ph­¬ng ph¸p tæng hîp urª hiÖn ®¹i ®Òu dùa trªn nguyªn t¾c cña ph¶n øng gi÷a amoni¨c vµ cacbon dioxit trong lß ph¶n øng cã ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao ®Ó h×nh thµnh amoni cacbamat, vµ ®ång thêi qu¸ tr×nh ®Ò hi®rat ho¸ amoni cacbamat ®Ó t¹o thµnh urª: Ph¶n øng 1 lµ ph¶n øng to¶ nhiÖt m¹nh. NhiÖt cña ph¶n øng , tÝnh tõ amoni¨c vµ cacbon dioxit ë 250C vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn, vµo kho¶ng 38000 cal/g mol cña cacbamat r¾n t¹o thµnh ë 250C. Tèc ®é vµ tr¹ng th¸i c©n b»ng cña ph¶n øng 1 phô thuéc phÇn lín vµo ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é, v× nã cã sù thay ®æi lín vÒ thÓ tÝch. HoÆc ng­îc l¹i, ph¶n øng nµy cã thÓ chØ x¶y ra t¹i nhiÖt ®é mµ thÊp h¬n ¸p suÊt ph©n ly cña amoni cacbamat, ¸p suÊt tiÕn hµnh trong lß ph¶n øng ph¶i ®­îc duy tr× bªn trªn ¸p suÊt bay h¬i cña cacbamat t¹i nhiÖt ®é tiÕn hµnh ®­îc ®­a ra. Ph¶n øng 2 to¶ nhiÖt vµo kho¶ng 7500 cal/g mol urª t¹o thµnh 1.4.3.2. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña axit cloro axetic [12,vol 1, 421] C«ng thøc: a) TÝnh chÊt vËt lý: Cã 3 d¹ng r¾n: (a) nhiÖt ®é nãng ch¶y 61,30C, (b) nhiÖt ®é nãng ch¶y 56,20C, (g) nhiÖt ®é nãng ch¶y 1980C ë 20 mmHg. Tan ®­îc trong n­íc, r­îu etylic, CH3Cl, CS2, C6H6. NhiÖt ®èt ch¸y lµ 171 cal. K = 1,55.10-3 ë 250C. b) TÝnh chÊt ho¸ häc: Víi n­íc s«i t¹o axit glycolic: Víi dung dÞch KHS t¹o axit thioglycolic: Víi anilin t¹o thµnh phenyl glyxin: Víi axit antranilic.NH3 t¹o thµnh glyxin hoÆci axit imono diaxetic: Víi KCN t¹o thµnh axit cyano axetic: 1.4.3.3. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña natri hi®roxit: C«ng thøc: NaOH. a) TÝnh chÊt vËt lý[13] NaOH lµ khèi tinh thÓ kh«ng mµu, Träng l­îng riªng: 2,02. NhiÖt ®é nãng ch¶y: Tc = 327,6 0,90C, NhiÖt ®é s«i: Ts = 13880C. Kh¶ n¨ng hoµ tan: dÔ tan trong n­íc, tan nhiÒu trong r­îu vµ kh«ng tan trong ªte. Khi h¹ nhiÖt ®é c¸c dung dÞch ®Ëm ®Æc xuèng – 80C, c¸c tinh thÓ hi®rat NaOH.1/2H2O sÏ t¸ch ra. ¸p suÊt h¬i n­íc trªn NaOH gÇn b»ng 0,16 mmHg, chøng tá lµ chÊt lµm kh« tèt. b) TÝnh chÊt ho¸ häc [14,26] Lµm ®æi mµu chÊt chØ thÞ: lµm qu× tÝm chuyÓn thµnh mµu xanh, phªnolphtalªin chuyÓn thµnh mµu hång. T¸c dông víi axit t¹o thµnh muèi vµ n­íc ( Ph¶n øng trung hoµ). T¸c dông víi oxit axit t¹o thµnh muèi vµ n­íc: Trong kh«ng khÝ NaOH hÊp thô nhanh CO2 vµ n­íc ch¶y v÷a vµ biÕn thµnh Na2CO3 [12]. ¨n mßn nh«m: Ph¶n øng víi muèi: c) Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ [14,27]: Trong c«ng nghiÖp ng­êi ta th­êng ®×Òu chÕ NaOH b»ng c¸ch ®iÖn ph©n dung dÞch ®Ëm ®Æc muçi ¨n trong b×nh ®iÖn ph©n cã mµng ng¨n: ®iÖn ph©n 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 1.4.3.4. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña natri cyanua: C«ng thøc: NaCN. a) TÝnh chÊt vËt lý[15]: Tinh thÓ mµu tr¾ng, hÖ sè khóc x¹ 1,452. NhiÖt ®é nãng ch¶y: 563,70C, NhiÖt ®é s«i: 14960C, Kh¶ n¨ng hoµ tan trong 100 phÇn: n­íc l¹nh hoµ tan ®­îc 48 phÇn, n­íc nãng hoµ tan ®­îc 82 phÇn, hoµ tan trong amoni¾c, hoµ tan Ýt trong r­îu etylic. b) TÝnh chÊt ho¸ häc: Lµ t¸c nh©n rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh tæng hîp h÷u c¬ vµ ho¸ d­îc, trong c¸c ph¶n øng cÇn g¾n thªm mét nguyªn tö cacbon vµo m¹ch. Nã tham gia vµo ph¶n øng thÕ halogen trong ph©n tö c¸c hîp chÊt h÷u c¬: 1.4.3.5. TÝnh chÊt ho¸ häc, vËt lý cña axit sunfuric[13]: a) TÝnh chÊt vËt lý: Lµ chÊt láng kh«ng mµu, s¸nh nh­ dÇu, Träng l­îng riªng 1,859 ë 00C, vµ 1,837 ë 150C. Khi lµm l¹nh sÏ ho¸ r¾n thµnh nh÷ng tinh thÓ nãng ch¶y ë 10,490C. ë 30 - 400C, b¾t ®Çu bèc khãi vµ khi ®un tiÕp sÏ t¹o ra h¬i SO3. B¾t ®Çu s«i ë 2900C vµ nhiÖt ®é sÏ n©ng nhanh cho ®Õn khi ngõng gi¶i phãng SO3. Hi®rat cßn l¹i chøa 98,3% H2SO4 vµ s«i ë 3380C. H2SO4 ®Æc hÊp thu m·nh liÖt h¬i Èm vµ v× thÕ lµ mét chÊt lµm kh« tèt. ¸p suÊt h¬i H2O trªn H2SO4 c¶ th¶y 0,003 mmHg. b) TÝnh chÊt ho¸ häc [14,19]: Lµm ®æi mµu chÊt chØ thÞ: lµm qu× tÝm chuyÓn thµnh mµu ®á. T¸c dông víi baz¬: t¹o thµnh muèi vµ n­íc ( ph¶n øng trung hoµ). T¸c dông víi oxit baz¬: t¹o thµnh muèi vµ n­íc. T¸c dông víi muèi: T¸c dông víi kim lo¹i: Víi axit ®Æc cßn t¸c dông víi c¶ kim lo¹i ®ång: c) §iÒu chÕ axit sunfuric [15,22] 1.4.3.6. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña etyl bromua [12, vol 2, 21]: C«ng thøc: C2H5Br. a) TÝnh chÊt vËt lý: Lµ chÊt láng dÔ bay h¬i, nhiÖt ®é ®«ng ®Æc -125,50C, NhiÖt ®é s«i 38,40C/760 mmHg, Tû träng: D04= 1,50138, Kh¶ n¨ng hoµ tan trong 100 phÇn n­íc: ë 00C 1,067; ë 100C 0,965; ë 200C 0,914; ë 300C 0,896; hoµ tan trong EtOH, Et2OH,… NhiÖt ®èt ch¸y:Cv = 329,5 Cal b) TÝnh chÊt ho¸ häc: Víi H2O ë 2000C t¹o thµnh dietyl ete vµ etylen: Víi H2O ë 1000C t¹o thµnh r­îu etylic: Trong m«i tr­êng r­îu vµ KOH t¹o thµnh etylen: Víi Cl2 t¹o thµnh 1-clo-1-brom- etan + 2-clo-1-brom-etan: c) §iÒu chÕ C2H5Br: 1.4.3.7. TÝnh chÊt vËt lý, hãa häc cña r­îu etylic [12, vol 2, 16]: C«ng thøc: C2H5OH, a) TÝnh chÊt vËt lý: R­îu etylic lµ chÊt láng kh«ng mµu, nhiÖt ®é ®«ng ®Æc – 117,50C, nhiÖt ®é s«i 78,50C. Tû träng: D40= 0,80645, NhiÖt ch¸y Cp= 325,7 Cal, Tan trong n­íc vµ hÇu hÕt c¸c dung m«i h÷u c¬. Hoµ tan CaCl2, I2, Br2, P, S. b) TÝnh chÊt ho¸ häc: T¸c dông víi Na t¹o natri etylat, T¸c dông víi Cl2 t¹o cloral etylat (CCl3CO), T¸c dông víi H2SO4 t¹o thµnh etyl hydro sunphat (CH3CH2OSO3H), dietyl ete, hoÆc etylen, T¸c dông víi PCl5 t¹o thµnh etyl clorit (C2H5Cl), BÞ oxi ho¸ t¹o thµnh anhidrit axetic, vµ cã thÓ t¹o thµnh axit axetic. c) §iÒu chÕ r­îu etylic [14]: Trong c«ng nghiÖp ng­êi ta ®iÒu chÕ tõ c¸c nguyªn liÖu cã bét hoÆc ®­êng (nh­ g¹o, ng«, khoai, s¾n, mËt mÝa, n­íc Ðp qu¶ chÝn…) b»ng ph­¬ng ph¸p lªn men r­îu. 1.4.3.8. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña dietyl malonat [16]: C«ng thøc: CH2(COOC2H5)2, a) TÝnh chÊt vËt lý: Dietyl malonat lµ chÊt láng kh«ng mµu, tan rÊt Ýt trong n­íc, tan trong benzen vµ clorofom, cã thÓ trén lÉn víi ete vµ r­îu víi bÊt k× tû lÖ nµo. NhiÖt ®é nãng ch¶y: - 500C; nhiÖt ®é s«i: 1990C. Tû träng: d420= 1,0551. b) TÝnh chÊt ho¸ häc: TÝnh chÊt quan träng nhÊt cña dietyl malonat lµ ph¶n øng cña nhãm metylen. Cho dietyl malonat t¸c dông víi natri etylat dÔ dµng cã ®­îc muèi natri cña malonat: Cã ph¶n øng ng­ng tô Michael víi a,b- xeton kh«ng no: Malonat cã thÓ chuyÓn thµnh pyazolon vµ bacbituric khi ph¶n øng víi hydrazin vµ urª: c) §iÒu chÕ dietyl malonat: qu¸ tr×nh nµy ®· ®­îc tr×nh bµy ë môc tæng hîp barbital (1.2.2). 1.4.3.9. TÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña dietyl dietyl malonat[12, vol2,696] C«ng thøc: C11H20O4. KLPT: 216. a) TÝnh chÊt vËt lý: Lµ chÊt láng, nhiÖt ®é s«i 2300C. Tû träng D420 0,985 – 0,990. b) TÝnh chÊt ho¸ häc: c¸c ph¶n øng ho¸ häc t­¬ng tù nh­ tÝnh chÊt cña dietyl malonat (kh«ng cã tÝnh chÊt cña nhãm metylen) PhÇn II: §Ò xuÊt qui tr×nh s¶n xuÊt thµnh phÈm Trong qui tr×nh lùa chän bao gåm 4 b­íc. Nh­ng trong khu«n khæ b¶n ®å ¸n m«n häc nµy en chØ xin ®Ò xuÊt qu¸ tr×nh ng­ng tô urª vµ tinh chÕ xö lý t¹o barbital thµnh phÈm. §©y lµ b­íc quan träng vµ ®ång thêi còng lµ b­íc cuèi cïng ®Ó t¹o ra barbital. 2.1. S¬ ®å ph¶n øng: 2.2. M« t¶ qui tr×nh: 30 Kg urª kh« vµ 76,5 Kg este dietyl malonat cho vµo nåi ph¶n øng ng­ng tô vµ khuÊy ®Òu. TiÕp ®ã cho vµo nåi dung dÞch natri etylat nãng (dung dÞch ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch hoµ tan 18 Kg Na s¹ch trong 270 l cån kh«). §­a hçn hîp ®Õn nhiÖt ®é s«i kÕt hîp víi khuÊy ®Òu, r­îu ®­îc cÊt ra ngoµi theo sinh hµn. CÆn cßn l¹i bªn d­íi ë d¹ng bét mÞn. Bét mÞn trªn ®­îc ®­a tõ tõ vµo nåi chøa 85 Kg HCl ®Æc vµ 100 l n­íc ®· ®­îc lµm l¹nh b»ng 300 Kg ®¸ th« ë d¹ng côc. Duy tr× nhiÖt ®é trong nåi lu«n < 00C. KhuÊy hçn hîp trong vµi giê, tña t¹o ra ®em läc ly t©m vµ röa víi n­íc vµi lÇn. Axit th« sau khi röa ®­îc hoµ tan trong 800 l n­íc ë nhiÖt ®é s«i, tÈy mµu b»ng 1/2 – 1 Kg than ho¹t tÝnh. Hçn hîp s«i nµy ®­îc läc nãng qua m¸y läc khung b¶n. KÕt tinh tinh thÓ tõ dÞch läc bëi qu¸ tr×nh lµm l¹nh bªn ngoµi vµ khuÊy nhÑ nhµng. Tinh thÓ t¹o thµnh ®em läc vÈy vµ röa b»ng n­íc l¹nh. SÊy kh« trong ch©n kh«ng ë 500C. 2.3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt: 2.3.1. TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt: Gi¶ thiÕt: Nguyªn liÖu 76,5 Kg este dietyl malonat ®­a vµo lµ tinh khiÕt, 30 Kg urª ®­a vµo cã ®é thinh khiÕt 95%, Na s¹ch 18 Kg, cån tuyÖt ®èi 270 l(D = 0,7402), Ph¶n øng ng­ng tô urª víi hiÖu suÊt 90%. Ph­¬ng tr×nh ph¶n øng: 1 mol 1 mol 2 mol 1 mol PTK: 216 60 246 184 a) TÝnh l­îng barbital t¹o thµnh: L­îng barbital t¹o thµnh = = 65,16 (Kg) Do hiÖu suÊt lµ 90% nªn l­îng barbital thu ®­îc lµ: mbarbital = = 58,644 (Kg) b) L­îng cån t¹o thµnh tõ ph¶n øng víi hiÖu suÊt 90% lµ: mcån = = 29,325 (Kg) Tæng l­îng cån sau ph¶n øng = 29,325 +2700,7402 = 229,179 (Kg). c) L­îng urª thõa sau ph¶n øng: L­îng urª dïng cho ph¶n øng = = 21,25 (Kg) L­îng urª (100%) ®· cho vµo nåi ph¶n øng = = 28,5 (Kg) L­îng urª thõa sau ph¶n øng = 28,5 – 21,25 = 7,25 (Kg) Nh÷ng sè liÖu trªn ®©y cho phÐp ta lËp ®­îc b¶ng c©n b»ng vËt liÖu trong s¶n xuÊt barbital nh­ sau: VËt liÖu ®­a vµo Ph¶n øng L­îng (Kg) Tû lÖ (%) VËt liÖu t¹o thµnh Sau khi ph¶n øng L­îng (Kg) TûlÖ (%) Este dietyl malonat 76,5 23,6 Barbital 58,644 18,1 Urª 28,5 8,7 Cån do sinh ra 29,325 9,0 T¹p chÊt cña urª 1,5 0,5 Cån ®­a vµo ban ®Çu 199,854 61,6 Na 18 5,6 Na 18 5,6 Cån tuyÖt ®èi 199,854 61,6 Urª d­ 7,25 2,2 T¹p chÊt cña urª 1,5 0,5 S¶n phÈn phô 9,781 3 Tæng 324,354 100 Tæng 324,354 100 Thùc tÕ thÝ nghiÖm thu ®­îc 50 Kg barbital víi ®é tinh khiÕt 90%. VËy l­îng barbital thùc tÕ thu ®­îc = =45 (Kg) 2.3.2. TÝnh to¸n hiÖu suÊt: HiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh tinh chÕ, xö lý barbital = = 76,73% HiÖu suÊt cña toµn bé qu¸ tr×nh = = 69,06% 2.3.3. TÝnh to¸n thêi gian: Thêi gian thùc hiÖn ph¶n øng ng­ng tô urª: 6h; Thêi gian cho bét barbital th« vµo: 1,5h; Thêi gian khuÊy trén ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng 3h; Thêi gian läc: 1,5h; Thêi gian hoµ tan, tÈy mµu: 0,75h; Thêi gian läc: 0,5h; Thêi gian kÕt tinh: 0,5h; Thêi gian vÈy röa: 0,75h; Thêi gian sÊy: 6h. Tæng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó t¹o s¶n phÈm: 20,5h 2.3.4. S¬ ®å nguyªn lý cña qui tr×nh s¶n xuÊt. Ng­ng tô urª Läc v¶y ly t©m, röa Hoµ tan, tÈy mµu Tinh chÕ Urª kh« + malonat Na + C2H5OH HCl ®Æc + H2O Lµm l¹nh CÊt lo¹i cån NhiÖt ®é s«i < 00C Läc nãng KÕt tinh Läc v¶y ly t©m, röa SÊy kh« ch©n kh«ng N­íc l¹nh N­íc Than ho¹t BARBITAL B· than N­íc c¸i N­íc c¸i T0 s«i N­íc l¹nh 2.3.5. S¬ ®å d©y chuyÒn thiÕt bÞ (Xem b¶n A3) * M« t¶ qui tr×nh: Cho 18 Kg kim lo¹i Na s¹ch vµ 270 l cån tuyÖt ®èi vµo nåi (1), hçn hîp ®­îc ®un ®Õn 750C råi cho vµo nåi ng­ng tô (9) chøa hçn hîp gåm 30 Kg urª vµ 76,5 Kg este dietyl malonat ®· khuÊy ®Òu. §­a hçn hîp trong nåi (9) nµy ®Õn nhiÖt ®é s«i cã kÕt hîp qu¸ tr×nh khuÊy trén. Trong qu¸ tr×nh s«i r­îu etylic bèc h¬i vµ qua sinh hµn (4), ë ®©y nã ®­îc ng­ng tô vµ th¶i ra ngoµi vµo thïng (11). KhuÊy trong vµi giê cho ®Õn khi cån ®­îc lo¹i ra hÕt, trong nåi lóc nµy cßn l¹i bét mµu tr¾ng mÞn. Bét nµy ®­îc ®­a xuèng thïng chøa bét (10). Cho 85 Kg HCl ®Æc vµ 100 l n­íc vµo nåi kÕt tinh (6), lµm l¹nh dung dÞch nµy b»ng 300 Kg ®¸ côc th«. Bét mÞn tõ thïng (10) ®­îc ®­a lªn phÔu cÊp bét (5) vµ cho tõ tõ vµo nåi (6), khuÊy trong vµi giê, hçn hîp lu«n lµm giÊy c«ng g« mµu ®á. Lµm l¹nh hçn hîp ®Õn d­íi 00C (lµm l¹nh c¶ b»ng n­íc ®¸ bªn ngoµi nÕu cÇn thiÕt). KhuÊy hçn h¬p trong vµi giê ®Ó ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn. Sau ®ã, hçn hîp ®­îc läc qua m¸y läc v¶y (12), röa vµi lÇn b»ng n­íc (kho¶ng 20 – 30 l). Cho 800 l n­íc vµo nåi tÈy mµu (7) ®un ®Õn nhiÖt ®é s«i, hoµ tan s¶n phÈm sau khi tÈy röa vµo. dung dÞch nµy ®­îc xö lý b»ng 0,5 – 1 Kg than ho¹t tÝnh ®Ó tÈy mµu. §un s«i hçn hîp nµy trong kho¶ng 1 tiÕng. Hçn hîp s«i nµy ®­îc läc nãng qua m¸y läc khung b¶n (13) (khung vµ b¶n läc còng ®­îc gia nhiÖt lµm nãng tr­íc khi läc). N­íc läc ®­îc ®­a lªn thïng kÕt tinh (8) vµ ®­îc kÕt tinh ë ®ã. Qu¸ tr×nh kÕt tinh kÕt hîp víi lµm l¹nh vµ khuÊy trén nhÑ nhµng. Hçn hîp sau khi kÕt tinh ®­îc qua m¸y läc v¶y (14), vµ röa víi 20 l n­íc l¹nh. Tinh thÓ lÊy ra khái m¸y v¶y ®­îc sÊy trong tñ sÊy ch©n kh«ng (15) ë 500C. S¶n phÈm t¹o thµnh lµ 50 Kg barbital víi ®é tinh khiÕt 90%. 2.3.6. An toµn lao ®éng Trong qu¸ tr×nh ng­ng tô urª dïng dung m«i lµ cån tuyÖt ®èi rÊt dÔ ch¸y næ nªn khi sö dông ph¶i tr¸nh xa löa. Cån ng­ng tô ra ngoµi cho vµo thïng kÝn. S¶n phÈm t¹o thµnh lµ nguyªn liÖu ®Ó lµm thuèc, v× vËy trong toµn bé qu¸ tr×nh tr¸nh tèi ®a c¸c t¹p chÊt l¹. Axit HCl ®Æc rÊt dÔ bay h¬i, vµ ®éc nªn khi hoµ tan chó ý nªn lµm l¹nh n­íc trong nåi tinh chÕ tr­íc. KÕt luËn Sau 3 tuÇn lµm viÖc cïng víi sù gióp ®ì cña thÇy h­íng dÉn PGS.TSKH Phan §×nh Ch©u em ®· hoµn thµnh b¶n ®å ¸n cña m×nh. Qua lÇn lµm ®å ¸n nµy em ®· cã dÞp «n l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vÒ m«n ho¸ c«ng, ho¸ h÷u c¬, tæng hîp h÷u c¬, ho¸ d­îc. Vµ ®Æc biÖt lµ em ®· biÕt ®­îc qui tr×nh x©y dùng, thiÕt kÕ mét s¶n phÈm lµm thuèc, biÕt c¸ch tÝnh to¸n vÒ c©n b»ng vËt ch©t, tÝnh to¸n hiÖu suÊt, thêi gian thùc hiÖn mét qui tr×nh s¶n xuÊt. Dï ®· rÊt cè g¾ng nh­ng do kiÕn thøc thùc tÕ vµ lý thuyÕt cã h¹n vµ ®©y còng lµ lÇn ®Çu tiªn tiÕp xóc víi c¸ch lµm nµy nªn ch¾c ch¾n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, kÝnh mong c¸c thÇy c« söa ch÷a cho em kinh nghiÖm lµm ®å ¸n tèt nghiÖp k× sau. Cuèi cïng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy gi¸o h­íng dÉn Phan §×nh Ch©u vµ c¸c thÇy c« trong bé m«n ®· gióp ®ì em hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy. Sinh viªn: NguyÔn ThÞ H¶o. Tµi liÖu tham kh¶o 1.Leo Levi, 1957, Barbituric acids, their chemical tructure, synthesis and nomenclature, google.com. 2. Martha windholz, 1983, The merck index, Merck and Co., INC, 965. 3. TrÇn §øc HËu, 2004, Ho¸ d­îc 1, trung t©m th«ng tin th­ viÖn ®¹i häc d­îc Hµ Néi,22. 4. Tµo Duy CÇn, 1998, Tra cøu sö dông thuèc vµ biÖt d­îc n­íc ngoµi, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kÜ thuËt, 497. 5. NguyÔn Duy C­¬ng, NguyÔn H÷u Quúnh, 1999, Tõ ®iÓn b¸ch khoa d­îc häc, Nhµ xuÊt b¶n tõ ®iÓn b¸ch khoa, 66. 6. §µo V¨n Phan, 2004, D­îc lý häc l©m sµng, Nhµ xuÊt b¶n y häc,135-139. 7. Hoµng TÝch HuyÒn, 2001, D­îc lý häc, Nhµ xuÊt b¶n y häc, 152-157. 8. Phan §×nh Ch©u, 2003, Gi¸o tr×nh Ho¸ d­îc vµ KÜ thuËt tæng hîp ( Ch­a xuÊt b¶n). 9. Ullmann, 1970, Encyclopedia of Industrial chemistry, A16, 65. 10. Buzz, Synthesis of Barbituric, google. com. 11. Kirk – Othmer, 1965, Encyclopedia of chemical technology, 21, 37. 12. E.Barraclough, J.H.Beynon, D.H.Coffyy, 1946, Dictionary of organic compounds, London. 13. Iu.V.Kariakin, I.I.Angelov,TrÇn Ngäc Mai (ng­êi dÞch), 1990, Ho¸ chÊt tinh khiÕt, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kÜ thuËt,588. 14. D­¬ng TÊt Tèn, TRÇn Quèc S¬n,1998, Ho¸ häc 9, Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o dôc. 15. Norbert Adolph Large, Ph.D., 1952, Handbook of the chemistry, Handbook publishers, INC. 288. 16. Ullmann, 1970, Encyclopedia of Industrial chemistry, A 16, 64.