ĐẠI CƯƠNG VỀ HÒA TAN -...
Transcript of ĐẠI CƯƠNG VỀ HÒA TAN -...
ĐẠI CƯƠNG VỀ HÒA TAN
Trần Văn Thành
1
VAI TRÒ CỦA SỰ HÒA TAN
2
Nghiên cứu phát triển Bảo quản Sinh khả dụng
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- CHẤT TAN
- DUNG MÔI
- DUNG DỊCH (THẬT/GIẢ)
3
NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH
4
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- Nồng độ phần trăm: lượng chất tan có trong 100 phần dung dịch : kl/tt, kl/kl, tt/tt, tt/kl.
Dung dịch nước muối sinh lý 0,9% (kl/tt).
- Nồng độ phân tử (nồng độ mol): số phân tử chất tan trong 1 lít dung dịch (mol/l). Nồng độ phân tử được ký hiệu là M hoặc CM hoặc mol/l hoặc mol/L.
NaOH + HCl NaCl + H20
5
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- Nồng độ đương lượng (equivalence): Đương lượng (Eq) của 1 nguyên tố là số phần khối lượng của nguyên tố đó có thể thay thế hay phản ứng vừa đủ với 1 phần khối lượng của hydro hoặc 8 phần khối lượng của oxi. Ví dụ: đương lượng của H là 1,008, của O là 8,0, của C là 3,0, của N là 4,6, của Al là 9,0....
Nồng độ đương lượng có đơn vị là Eq/l, mEq/l (1 Eq = 1000 mEq). 1 mEq là lượng tính bằng miligam tương ứng với trọng lượng phân tử hay trọng lượng ion chia cho hóa trị.
6
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- Nồng độ đương lượng (equivalence)
Tính đương lượng
a- H2 + ½ O 2 → H20, tính đương lượng của H, O
b- CuO + H2 (nhiệt độ) → Cu + H20, tính đương lượng của CuO
c- 2Al + 3/2 O 2 → Al2O3, tính đương lượng của Al
d- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2, tính đương lượng của Fe
e- Na + CH3COOH → CH3COONa + ½ H2, tính đương lượng của Na
7
ĐỘ TAN VS ĐỘ HÒA TAN
8
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
ĐỘ TAN (20 °C, 1 atm)
NaCl 1: 2,786
Cafein 1:50
HỆ SỐ TAN (100 ml)
QUI ƯỚC VỀ ĐỘ TAN
9
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
ĐỘ TAN (20 °C, 1 atm)
NaCl 1: 2,786
Cafein 1:50
HỆ SỐ TAN (100 ml)
QUI ƯỚC VỀ ĐỘ TAN
ĐỘ HÒA TAN
10
VIÊN NÉN GLIBENCLAMID
PHÂN LOẠI DUNG MÔI – CHẤT TAN
11
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
12
Liên kết cộng hóa trị
Liên kết qua cầu hydro
Lực tĩnh điện
Lực Vander Waals
BẢN CHẤT DUNG MÔI
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
13
Liên kết cộng hóa trị
Liên kết qua cầu hydro
Lực tĩnh điện
Lực Vander Waals
BẢN CHẤT DUNG MÔI
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
14
BẢN CHẤT DUNG MÔI
Căn cứ vào tính chất cấu tạo và bản chất sự liên kết phân tử, dung môi được chia làm 3 loại:
- Dung môi phân cực: hình thành từ các phân tử phân cực mạnh và có cầu nối hydro. Ví dụ: nước, ethanol.
- Dung môi bán phân cực: dung môi hình thành từ các phân tử phân cực mạnh nhưng không có cầu nối hydro. Ví dụ: aceton, pentanol.
- Dung môi không phân cực: dung môi hình thành từ phân tử không phân cực hoặc phân cực yếu. Ví dụ: benzen, dầu thực vật, dầu khoáng.
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
15
QUÁ TRÌNH HÒA TAN
Tương tác
Dung môi – Dung môi
Chất tan – Chất tan
Chất tan – Dung môi
Phân loại chất tan?
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
16
DUNG MÔI PHÂN CỰC – CHẤT TAN ION HÓA
Lực Coulomb giữa hai điện tích đặt trong điện môi nhỏ hơn lực tác dụng trong chân không ε lần.
Đây là một hằng số phụ thuộc vào tính chất của điện môi, được gọi là hằng số điện môi của môi trường, là đại lượng không có thứ nguyên.
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
17
DUNG MÔI PHÂN CỰC – CHẤT TAN KHÔNG ION HÓA
Do liên kết hydro, các hợp chất có nhóm hydroxyl càng nhiều khả năng tan trong nước càng cao. Ví dụ: các hợp chất đường, gôm, các glycozid, các poly ethylen glycol tan nhiều trong nước.
Sự hòa tan của các ether, aldehyd, ceton, acid và anhydrid trong nước và các dung môi phân cực khác cũng do sự hình thành của các phức hợp qua cầu hydro.
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
18
DUNG MÔI KHÔNG PHÂN CỰC – CHẤT TAN KHÔNG PHÂN CỰC
Dung môi không phân cực không hòa tan được các loại hợp chất phân cực.
Nói chung dung môi không phân cực hòa tan được các chất không phân cực khác vì các chất này cũng có nối phân tử yếu, lực liên kết thường do sự phân cực cảm ứng.
Ví dụ: các hydrocarbon tan vào nhau, ether dầu hỏa hòa tan dầu thực vật, mỡ.
MỘT SỐ QUY TẮC CHUNG
19
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
20
MỘT SỐ QUY TẮC CHUNG
- Các chất có tính chất tương tự thì tan vào nhau.
- Các chất có cấu trúc tương tự sự hòa tan càng lớn:
Saccarose có nhiều nhóm -OH dễ tan trong nước (H-OH)
Lưu huỳnh dễ tan trong sulfur carbon (CS2)
Phenol rất tan trong glycerol (C6H5-OH và CH2OH-CHOH-CH2OH).
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
21
MỘT SỐ QUY TẮC CHUNG
- Sự hiện diện các nhóm chức khác nhau trong công thức cấu tạo một chất sẽ làm thay đổi đáng kể độ tan của chất đó.
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
22
MỘT SỐ QUY TẮC CHUNG
- Sự hiện diện các nhóm chức khác nhau trong công thức cấu tạo một chất sẽ làm thay đổi đáng kể độ tan của chất đó.
SỰ TƯƠNG TÁC CHẤT TAN DUNG MÔI
23
MỘT SỐ QUY TẮC CHUNG
- Hợp chất cao phân tử thường không tan hoặc chỉ tan rất ít.
- Chất có điểm chảy cao thường có độ tan thấp.
KỸ THUẬT HÒA TAN
24
KỸ THUẬT HÒA TAN
25
Lựa chọn hoạt chất
- dẫn chất
KỸ THUẬT HÒA TAN
26
Lựa chọn hoạt chất
- dẫn chất
- kích thước
- dạng thù hình
- kết tinh/vô định hình
KỸ THUẬT HÒA TAN
27
Sự hiện diện của chất khác
- hiện tượng muối hóa (salting out, salting in)
- chất trung gian làm tăng độ tan
- hỗn hợp dung môi (vd dung dịch bromoform dược dụng)
KỸ THUẬT HÒA TAN
28
Nhiệt độ hòa tan
KỸ THUẬT HÒA TAN
29
pH của môi trường
KỸ THUẬT HÒA TAN
30
pH của môi trường
pH ion hóa độ tan của dược chất.
Sự bền vững của dược chất và yêu cầu của dạng thuốc.
KỸ THUẬT HÒA TAN
31
pH của môi trường – chất tan acid yếu AH ↔ H+ + A- Ka = [H+] [A-]/ [HA] logKa = log [H+] + log [A-] – log [HA] -logKa = -log [H+] - log [A-] + log [HA] pKa = pH + log [HA] - log [A-] pKa = pH + log [HA]/[A-] pH = pKa + log [A-]/[HA] pH = pKa + log (S-So)/So So: Độ tan của chất tan dạng không ion hóa [HA]. S: Độ tan bão hòa tổng cộng của chất tan ở pH
dung dịch. S = So + [A-] [A-]: nồng độ của chất tan ở dạng phân ly.
KỸ THUẬT HÒA TAN
32
pH của môi trường – chất tan acid yếu AH ↔ H+ + A- pH = pKa + log (S-So)/So So: Độ tan của chất tan dạng không ion hóa [HA]. S: Độ tan bão hòa tổng cộng của chất tan ở pH
dung dịch. S = So + [A-] [A-]: nồng độ của chất tan ở dạng phân ly.
Cho biết khả năng phân ly của một chất khi pH = pKa + 1? pH = pKa + 2 ?
KỸ THUẬT HÒA TAN
33
pH của môi trường – chất tan acid yếu AH ↔ H+ + A- pH = pKa + log (S-So)/So So: Độ tan của chất tan dạng không ion hóa [HA]. S: Độ tan bão hòa tổng cộng của chất tan ở pH
dung dịch. S = So + [A-] [A-]: nồng độ của chất tan ở dạng phân ly.
KỸ THUẬT HÒA TAN
34
Cho biết dưới pH nào thì sulfadiazin (pKa = 6,48) bắt đầu tủa trong dung dịch tiêm truyền biết rằng nồng độ ban đầu của natri sulfadiazin là 0,04 mol/l và độ tan của sulfadiazinlà 0,000307 mol/l?
pH của môi trường – chất tan acid yếu
KỸ THUẬT HÒA TAN
35
pH của môi trường – chất tan acid yếu
Cho biết dưới pH nào thì sulfadiazin (pKa = 6,48) bắt đầu tủa trong dung dịch tiêm truyền biết rằng nồng độ ban đầu của natri sulfadiazin là 0,04 mol/l và độ tan của sulfadiazinlà 0,000307 mol/l?
KỸ THUẬT HÒA TAN
36
pH của môi trường – chất tan acid yếu
Cho biết độ tan của penicillin G ở pH thấp (chỉ có dạng không phân ly tan)? Biết rằng pKa của penicillin G là 2,76 và độ tan của thuốc ở pH 8,0 là 0,174 mol/l
KỸ THUẬT HÒA TAN
37
pH của môi trường – chất tan acid yếu
Cho biết độ tan của penicillin G ở pH thấp (chỉ có dạng không phân ly tan)? Biết rằng pKa của penicillin G là 2,76 và độ tan của thuốc ở pH 8,0 là 0,174 mol/l
KỸ THUẬT HÒA TAN
38
pH của môi trường – chất tan base yếu
KỸ THUẬT HÒA TAN
39
pH của môi trường – chất tan base yếu
Một chất có độ tan bão hòa ở nhiệt độ phòng theo pH như sau. Hãy cho biết đây là chất có tính gì? Và pKa của chất này là bao nhiêu?
KỸ THUẬT HÒA TAN
40
pH của môi trường – chất tan base yếu
Một chất có độ tan bão hòa ở nhiệt độ phòng theo pH như sau. Hãy cho biết đây là chất có tính gì? Và pKa của chất này là bao nhiêu?
KỸ THUẬT HÒA TAN
41
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
KỸ THUẬT HÒA TAN
42
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
pH dưới giá trị điểm đẳng điện
pH lớn hơn giá trị điểm đẳng điện
KỸ THUẬT HÒA TAN
43
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
Cho biết tryptophan có hai giá trị pKa là 2,4 và 9,4, điểm đẳng điện là 5,9. Hãy tính toán độ tan của tryptophan tại pH 2 và pH 10 biết ở dung dịch trung tính, độ tan So của tryptophan là 0,02 mol/l.
KỸ THUẬT HÒA TAN
44
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
Cho biết tryptophan có hai giá trị pKa là 2,4 và 9,4, điểm đẳng điện là 5,9. Hãy tính toán độ tan của tryptophan tại pH 2 và pH 10 biết ở dung dịch trung tính, độ tan So của tryptophan là 0,02 mol/l.
pH 2 pH 10
KỸ THUẬT HÒA TAN
45
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
Cho biết ở pH nào thì hoạt chất sẽ bị kết tủa lại từ dung dịch?
KỸ THUẬT HÒA TAN
46
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
Cho biết ở pH nào thì hoạt chất sẽ bị kết tủa lại từ dung dịch?
KỸ THUẬT HÒA TAN
47
pH của môi trường – chất tan lưỡng cực
Cho biết ở pH nào thì hoạt chất sẽ bị kết tủa lại từ dung dịch?
KỸ THUẬT HÒA TAN
48
Sự khuấy trộn – nhiệt độ - độ nhớt
V: tốc độ hòa tan S: diện tích tiếp xúc giữa chất lỏng và chất rắn CS: nồng độ bão hòa của chất tan Ct: nồng độ của dung dịch ở thời gian t K: hằng số tốc độ hòa tan phụ thuộc các yếu tố như: hệ số khuếch tán của chất tan trong dung môi (D), độ nhớt của dung dịch, bề dày lớp khuếch tán (δ)...
Noyes và Whitney
CÁC PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN ĐẶC BIỆT
49
Tạo dẫn chất dễ tan
Dùng các chất có khả năng tạo phức dễ tan trong dung môi với điều kiện phức chất tạo thành vẫn duy trì nguyên vẹn tác dụng sinh học của dược chất ban đầu.
Iod khó tan trong nước (1: 3500)
I2 + KI → KI3 khó tan dễ tan
Dung dịch Lugol Iod 1g Kali iodid 2g Nước cất vđ 100ml
CÁC PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN ĐẶC BIỆT
50
Dùng chất trung gian thân nước
Thuốc tiêm Cafein 7%
Cafein 7g
Natri benzoat 10g
Nước cất pha tiêm vđ 100ml
Dùng chất diện hoạt
Vị
Tác dụng dược lý
Độc tính
CÁC PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN ĐẶC BIỆT
51
Dùng hỗn hợp dung môi
A: glycerol – nước B: cồn – nước C: cồn – glycerol
phần trăm hỗn hợp
phen
obar
bita
l (%
)
CÁC PHƯƠNG PHÁP HÒA TAN ĐẶC BIỆT
52
Tạo hệ phân tán rắn với dẫn chất cyclodextrin