Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất n (3 hyđroxy 4 metoxybenzyliđen) chitosan và nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng

Khúa lun tt nghip HSP H Ni 2 ny ang l mi quan tõm ca khoa hc Vit Nam. gúp phn nõng cao hiu qu s dng ngun ph thi thy, hi sn trong nc v gúp phn vo cụng cuc bo v mụi trng, mc tiờu ca lun vn t ra l: - Tỏch -chitin t mai mc ng vựng bin Hi phũng v iu ch - chitosan - Tng hp dn xut N-(3-hydroxy-4-metoxybenzylien)chitosan. Kho sỏt cỏc yu t nh hng n hiu sut tng hp cỏc dn xut N-(3hydroxy-4-metoxybenzylien)chitosan: t l mol alehyt/amin, nhit , thi gian phn ng, khi lng phõn t ca -chitosan,; hp Nghiờn cu kh nng hp ph ion Cu2+, chu trỡnh gii hp ph-tỏi ph ca chitosan v dn xut N-(3-hydroxy-4-metoxy benzylien)chitosan. Trn Th Hoa Mai 2 K33-Khoa Húa Hc Khúa lun tt nghip HSP H Ni 2 CHNG I: TNG QUAN I. Gii thiu chung [1,2,4,24,34] Trong s cỏc polysaccarit thỡ xenlulozo v chitin l ngun ti nguyờn sinh hc t nhiờn phong phỳ nht. Xenlulozo c tng hp t thc vt cũn chitin c tng hp ch yu t ng vt bc thp. Chitin cú cu trỳc tng t nh xenlulozo, tờn gi " chitin " xut phỏt t ting Hilap " chiton " ngha l v ca cỏc loi giỏp xỏc nh tụm, cua, mai mc... Chitin c ỏnh giỏ l loi vt liu cú tim nng ln nhng cho n nay vic ng dng chitin vn cha rng rói nh xenlulozo. Chitin l mt polyme sinh hc vi nhiu tớnh cht quý bỏu nh kh nng phõn hu sinh hc v c bit l cú hot tớnh sinh hc nờn nú khụng ch l ngun ti nguyờn sn cú m nú cũn l mt loi vt liu chc nng mi. Xenlulozo Chitin Chitosan S 1.1: Cu to ca Xenlulozo, Chitin, Chitosan Trn Th Hoa Mai 3 K33-Khoa Húa Hc Khúa lun tt nghip HSP H Ni 2 Trong thc t chitin v chitosan cựng tn ti trong mt phõn t polyme vỡ vy khỏi nim chitin, chitosan ch l tng i. Khi polyme cú t l mt xớch (14)-D-glucozamin ln hn 50% (DDA>50% ) thỡ c gi l chitosan v ngc li l chitin I.1. Cu trỳc tinh th [1,2,4,71] Chitin l mt loi polisaccarit mch thng vi khi lng phõn t ln c to thnh bi mt xớch N-axetyl-D-glucozamin theo liờn kt (14) glucozit nh kiu liờn kt cỏc mt xớch D-glucozo xenlulozo. Bng phng phỏp nhiu x tia X ó phỏt hin chitin cú 3 kiu a hỡnh l: ,,-chitin c mụ t theo hỡnh sau: Chitin Chitin Chitin - -chitin: cú cu trỳc tinh th mng ghộp ụi song song (mt mng lờn mt mng xung lin nhau ), -chitin thng c tỏch t v cua. - -chitin: cỏc mch ghộp trong tinh th theo cỏch ghộp song song cựng chiu, -chitin ch yu cú trong mai mc nang sng. - -chitin: cú mch ghộp trong tinh th theo 2 cỏch c 2 mch song song li cú 1 mch i song, -chitin c tỏch t si kộn ca b cỏnh cng, d dy ca mc ng, l loi cú tr lng ớt nht. I.2. Tớnh tan [34,62] Vỡ cú liờn kt hiro cht ch gia cỏc phõn t nờn chitin th hin ỏi lc hn ch vi phn ln cỏc dung mụi. Chitin thng ( -chitin) khụng tan v hu nh khụng trng trong dung mụi thụng dng m ch tan trong mt s Trn Th Hoa Mai 4 K33-Khoa Húa Hc Khúa lun tt nghip HSP H Ni 2 dung mụi c bit, vớ d: N,N-imờtylaxetamit (DMAC) cú cha 5-10% LiCl. Chitosan l mt polyamin khụng tan trong nc cng nh dung mụi hu c nhng tan trong mụi trng axit loóng. tan ca chitosan ph thuc vo loi axit v nng axit trong dung dch. Khi x lý chitin/chitosan trong mụi trng axit mnh vi nng ln thng xy ra phn ng depolyme hoỏ (ct mch) lm gim khi lng phõn t polyme. I.3. Khi lng phõn t [34] Khi lng phõn t ca chitin/chitosan l thụng s quan trng nhng khú cú th xỏc nh c chớnh xỏc do tớnh tan kộm ca chỳng v s a dng v kiu phõn b cỏc nhúm axetyl cng nh mc axetyl hoỏ. Khi lng phõn t ca chitin t nhiờn, cng khú xỏc nh vỡ nú tn ti dng liờn kt cht ch vi protein, mui khoỏng cng nh hu ht cỏc cht mu. Hn na di mch chớnh ca chitin/chitosan cú th gim trong quỏ trỡnh x lý vi axit v kim. Khi lng phõn t chitin sau khi tỏch khi protein cng nh cỏc cht khỏc c tớnh toỏn theo cỏc phng phỏp o nht, tỏn x ỏnh sỏng, sc ký thm thu gel ( GPC- gel Permeation Chomatography ) hoc sc ký loi tr theo ln phõn t ( SEC- Site Exlusion Chomatography ) trong dung mụi DMAc/LiCl. Tỏn x ỏnh sỏng l phng phỏp xỏc nh trc tip khi lng phõn t. Kt hp cỏc phng phỏp SEC, tỏn x ỏnh sỏng v o nht thỡ cú th xỏc nh c chớnh xỏc khi lng phõn t trung bỡnh v phõn b ca khi lng phõn t. T cỏc s liu thu c t phng phỏp PC ó khng nh cỏc mu chitin tỏch t mai cua, v tụm v mai mc ng cú polyme hoỏ ( degree of polymeizaion-DP ) nm trong khong 2000-4000. Chitosan tan c trong dung dch axit loóng v khi lng phõn t cú th xỏc nh theo phng phỏp sc ký lng cao ỏp ghộp ni vi ct loi tr theo ln phõn t ( SE - HPLC - size exlusion high performance liquidchromatography).GPC - HPLC, GPC, phng phỏp o Trn Th Hoa Mai 5 K33-Khoa Húa Hc Khúa lun tt nghip HSP H Ni 2 nht...cng cú th chuyn hoỏ chitosan thnh chitin qua phn ng N-axetyl hoỏ v khi lng phõn t c tớnh theo phng phỏp GPC trong h dung mụi DMAc/LiCl. Trong ú phng phỏp n gin nht xỏc nh khi lng phõn t polime l xỏc nh theo phng phỏp giỏn tip qua phộp o nht. Phộp o nht khụng phi l phng phỏp tuyt i xỏc nh khi lng phõn t m ch l phng phỏp tng i da trờn c s nht ca dung dch polyme tng t l vi s lng cỏc phõn t thờm vo. Phng phỏp o ỏp sut thm thu l phng phỏp da trờn nh lut Vant-Hoff. Theo nh lut ny, s ph thuc gia ỏp sut thm thu P, th tớch V v nhit tuyt i T v s gam phõn t ca vt cht trong dung dch pha loóng c biu din bng phng trỡnh trựng vi dng phng trỡnh ca dng khớ lớ tng: PV=nRT = (g/M)RT P = (g/V)(RT)/M M = (RTC)/P Trong ú: g: khi lng ca cht hũa tan (g) M: khi lng phõn t ca cht (g/mol) C: nng ca dung dch R: Hng s T: Nhit tuyt i Khi lng phõn t trung bỡnh ca chitosan c xỏc nh nh sau: Pha dung dch chitosan cú cỏc nng ln lt 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4 (g/100 ml) trong dung mụi axetic axit 1% nhit 35oC. Lp bng giỏ tr s ph thuc ca ỏp sut thm thu () vo nng (C), xõy dng ng biu din s ph thuc ca /C vo C tỡm giỏ tr ngoi suy ca /C khi C0. Thay vo phng trỡnh {2.5} tớnh toỏn c khi lng phõn t trung bỡnh s. Trn Th Hoa Mai 6 K33-Khoa Húa Hc Khúa lun tt nghip HSP H Ni 2 848 x (T + 273) Mn = {2.5} (/C) x T trng ca dung mụi C0 Trong ú: : ỏp sut thm thu Mn: Khi lng phõn t trung bỡnh s 848: hng s T: nhit o C: nng chitosan /C (C0): giỏ tr ngoi suy ca /C khi C0 I.4. Phng phỏp iu ch chitin/chitosan [10,30]. Chitin cú nhiu loi khỏc nhau, t cỏc loi nm n cỏc ng vt bc thp. V ca cỏc loi ng vt chõn t l ngun nguyờn liu chớnh iu ch chitin, trong thnh phn ca v cỏc loi ng vt ny cú cha 20 - 50 % chitin tớnh theo khi lng khụ. V tụm, mai cua l ngun nguyờn liu ph thi t cụng nghip ch bin thu sn, hi sn c s dng sn xut chitin thng mi. Cỏc ngun nguyờn liu khỏc sn xut chitin l: mai mc, sõu b, to, nm... Thnh t bo mt s loi nm cha c chitin cng nh chitosan v c coi l ngun chitosan t nhiờn. Chitosan c iu ch bng cỏch thc hin phn ng deaxetyl hoỏ chitin trong mụi trng kim. I.4.1. Tỏch chitin t v ph thi thu hi sn [1,30,31]. Nguyờn tc chung iu ch chitin l loi b mui khoỏng (ch yu l canxicacbonat), protein v cỏc cht mu ra khi ph liu thu, hi sn. Hai phng phỏp ch yu c ỏp dng tỏch chitin/chitosan l phng phỏp hoỏ hc v phng phỏp lờn men vi sinh vt. Trn Th Hoa Mai 7 K33-Khoa Húa Hc