Acide chrysophanique, également connu sous le nom de 1,8-dihydroxy-3-méthyl-9,10-anthracènedione, est une substance cristalline jaune avec de fortes propriétés tinctoriales et de légères propriétés antibactériennes. Sa formule chimique est C15H10O4, qui est un composé organique chimiquement actif. Légèrement soluble dans l'eau, plus facilement soluble dans l'éthanol et l'éther. Il s'oxyde facilement et se décompose lorsqu'il est chauffé. Il peut réagir avec l'eau, l'hydroxyde de sodium et l'iodate de potassium, etc. La molécule d'acide chrysophanique contient deux groupes hydroxyle et un groupe carbonyle, elle a donc des réactions typiques d'hydroxyle et de carbonyle. Par exemple, il peut réagir avec l'ammoniac pour former du fumarate, et il peut réagir avec l'acide nitreux pour produire des quinoléines.
Réaction chimique de l'acide chrysophanique :
(1) L'acide chrysophanique réagit avec les agents oxydants : l'acide chrysophanique peut réagir avec les agents oxydants tels que le peroxyde d'hydrogène et le chlorate de sodium pour générer des dérivés avec des états d'oxydation plus élevés, tels que l'acide montmorillonite et l'acide dalianique.
(2) L'acide chrysophanique réagit avec l'ammoniac: L'acide chrysophanique réagit avec l'ammoniac pour générer du fumarate, qui est une sorte de molécule hautement perméable et est également largement utilisé dans la culture cellulaire, la recherche en sciences de la vie et d'autres domaines.
(3) L'acide chrysophanique réagit avec l'acide nitreux : L'acide chrysophanique réagit avec l'acide nitreux pour former un composé à structure quinoléine, qui a pour effet d'inhiber la croissance du mycélium et d'être bactéricide.
La méthode de synthèse de l'acide chrysophanique :
1. Extraction à partir d'écorces ou de plantes ambiguës : C'était la méthode la plus utilisée auparavant. Il nécessite des étapes de préparation complexes telles que la distillation et la purification des plantes, et le coût est relativement élevé.
Les étapes spécifiques sont les suivantes :
(1.) Prétraitement d'échantillons d'écorce ou de plantes : Tout d'abord, l'écorce séchée ou le matériel végétal est broyé et tamisé (environ 20 mesh). Prendre ensuite 50g d'échantillon de poudre, ajouter 800ml d'hydroxyde de sodium (NaOH) (0.5M) et 200ml d'eau, bien mélanger
(2.) Extraction de l'acide chrysophanique : chauffer le mélange à 70 degrés et utiliser un agitateur pour le remuer uniformément. Ajouter 300 ml d'éthanol pour dissoudre et continuer à remuer pendant 30 minutes. Lorsque le mélange a été refroidi à température ambiante, 300 ml de n-hexane ont été ajoutés et agités pendant 5 minutes. Le mélange a ensuite été laissé pendant 10 minutes, la phase n-hexane a été séparée et l'opération a été répétée. Transférer la totalité de la phase n-hexane dans un flacon collecteur. La teneur en acide chrysophanique dans le mélange est d'environ 4mg/ml.
(3.) Séparation et purification par chromatographie sur colonne de chloroforme : la phase n-hexane d'acide chrysophanique a été transférée dans un bêcher et évaporée. Le résidu résultant a été dissous avec une petite quantité de chloroforme. Ensuite, il a été séparé et purifié par passage à travers une colonne de gel de silice de 10 cm de long et 1 cm de diamètre. Effectuer une chromatographie sur colonne couche par couche en utilisant du chloroforme/acétate d'éthyle (3:1) comme éluant avec 5 mL par couche. Rassemblez la superposition d'acide chrysophanique. Enfin, il a été dissous avec un mélange chloroforme/méthanol pour obtenir de l'acide chrysophanique purifié. Recueillez ces liquides et conservez-les dans de petits tubes à essai ou d'autres récipients hermétiques pour obtenir de l'acide chrysophanique de haute qualité.
En conclusion, ce qui précède est une méthode très efficace pour extraire l'acide chrysophanique de l'écorce ou des plantes floues. Cette méthode est simple et efficace, ne nécessite pas de réactifs et d'équipements coûteux et peut produire de l'acide chrysophanique de haute qualité en grande quantité, fournissant des matières premières efficaces pour la recherche ultérieure sur les médicaments et la biologie.
2. Méthode de synthèse : La méthode de synthèse est actuellement l'une des méthodes les plus utilisées pour préparer l'acide chrysophanique. Les méthodes de synthèse courantes comprennent la réaction de Ball-Smitt et la réaction d'époxydation.
2.1 Réaction Ball-Smit :
La réaction de Ball-Smit consiste à utiliser du benzaldéhyde et de l'acide acétique pour réagir avec de l'acide sulfurique dilué pour générer des dérivés de benzaldéhyde, puis chauffer les dérivés à une certaine température pour réagir avec le formaldéhyde pour obtenir le produit intermédiaire 2, puis utiliser des oxydants tels que l'acide nitrique. et l'acide nitreux pour agir L'acide chrysophanique est formé.
Voici des instructions spécifiques :
(1.) Tout d'abord, nous devons préparer le matériel et les réactifs chimiques nécessaires. Nous avons besoin de produits chimiques tels que le résorcinol (1,2-dihydroxybenzène), des produits chimiques hautement toxiques tels que l'isocyanate et l'hydrate d'hydrazine, l'iodate de sodium, le persulfate disodique, l'huile de maïs, l'hydroxyde de sodium concentré, l'acide acétique et le chloroforme. Ces réactifs chimiques sont des matières premières et des réactifs courants en laboratoire.
(2.) Dans l'expérience, nous devons d'abord effectuer la première étape de la réaction de Paul-Smitt : la synthèse du phénol p-disubstitué. Cela peut être fait en mélangeant du résorcinol avec de l'isocyanate et de l'hydrate d'hydrazine et en faisant réagir à température ambiante pendant 8-12 heures. À ce moment, nous devons faire attention au contrôle de la température, et elle ne doit pas dépasser 40 degrés, sinon des réactions secondaires peuvent se produire.
(3.) Une fois la première étape terminée, nous devons le convertir en 1,8-dioxyde de naphtalène. Ce procédé nécessite l'ajout d'iodate de sodium et de persulfate disodique. Lorsque ces deux réactifs chimiques sont formés dans la réaction, il est nécessaire de chauffer la réaction dans un bain d'eau. En fin de réaction, le dioxyde de 1,8-naphtalène ne peut être obtenu que par extraction.
(4.) Après avoir obtenu 1,8-dioxyde de naphtalène, nous devons le redissoudre dans de l'huile de maïs, puis l'ajouter à de l'hydroxyde de sodium 1,5 M pour commencer sa conversion en acide chrysophanique. Cette réaction nécessite un chauffage à 70 degrés pendant 90 minutes pour se terminer. À ce moment, nous devons contrôler la température et ne pas laisser la température dépasser 70 degrés, sinon le taux de conversion peut diminuer.
(5.) Dans la dernière étape, nous devons faire l'extraction de l'acide chrysophanique. À ce stade, nous utilisons de l'acide acétique concentré et du chloroforme pour l'extraction. Ensuite, nous avons encore concentré l'acide chrysophanique extrait par un évaporateur rotatif sous vide pour obtenir un produit plus pur.
Ce qui précède est le processus de synthèse de l'acide chrysophanique à partir des étapes détaillées de la méthode de synthèse Réaction de Ball-Smit. Il est à noter qu'au cours de l'expérience, nous devons maîtriser la température, le temps de réaction et la quantité de réactifs chimiques utilisés à chaque étape afin d'obtenir de meilleurs produits.
2.2 Réaction d'époxydation :
Le réactif de la réaction d'époxydation est principalement 2-hydroxy-1,4-naphtoquinone. La réaction utilise du peroxyde d'hydrogène ou du trioxyde de chrome pour oxyder 2-hydroxy-1,4-naphtoquinone pour générer un oxydant, puis subit une réaction d'époxydation pour obtenir de l'acide chrysophanique.
étapes détaillées :
(1.) Préparation des matières premières :
La synthèse de l'acide chrysophanique nécessite les matières premières suivantes : anthraquinone, anhydride maléique, benzène, acide sulfurique, acide hypochloreux et hydroxyde de sodium, etc. Ces ingrédients doivent être pesés et préparés avec précision.
(2.) Préparation de la réaction d'époxydation :
A partir de l'anthraquinone, la 1,2-dihydroanthraquinone a été préparée par hydrogénation catalytique du benzène ; ensuite, il a été mis à réagir avec de l'isopropanol et de l'anhydride maléique pour préparer des composés époxy.
(3.) Amélioration de la réaction d'époxydation :
Un procédé de réaction d'époxydation amélioré est la réaction d'époxydation modifiée par sulfonation. 1,2-la dihydroanthraquinone est précipitée dans de l'acide sulfurique, qui est ensuite mis à réagir avec du nitrite de sodium pour générer de la N-nitro-1,2-dihydroanthraquinone. Enfin, le produit est dilué avec une base et mis à réagir pour former des composés époxy.
(4.) Remède :
Lorsque les conditions de la réaction d'époxydation ne sont pas adaptées, le rendement peut diminuer. Afin de résoudre ce problème, certaines des mesures correctives suivantes peuvent être prises :
(4.1) Changez le système de réaction : essayez différents catalyseurs et solvants pour trouver les conditions de réaction optimales.
(4.2) Modification du temps de réaction : raccourcir ou prolonger le temps de réaction peut affecter le rendement du produit.
(4.3) Modification de la température de réaction : l'abaissement de la température de réaction peut réduire la formation de sous-produits et augmenter le rendement du produit.
En conclusion, la synthèse de l'acide chrysophanique nécessite une réaction d'époxydation comme étape clé. La méthode traditionnelle nécessite l'hydrogénation catalytique de l'anthraquinone avec du benzène pour préparer la 1,2-dihydroanthraquinone, qui est ensuite mise à réagir avec l'anhydride maléique pour préparer des composés époxy. Une méthode améliorée est la réaction d'époxydation modifiée par sulfonation. Cependant, le rendement peut être limité par les conditions de réaction, et certaines mesures doivent être prises pour améliorer la réaction.
En bref, en tant que composé largement utilisé en médecine clinique, en chimie, en biologie et dans d'autres domaines, l'acide chrysophanique possède de nombreuses propriétés chimiques et caractéristiques de réaction, et sa méthode de synthèse est également en constante évolution et amélioration.