BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG HỢP TERPIN HYDRATE TỪ
TINH DẦU THÔNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

ThS. Phan Thế Duy

Văn Thành Phước
MSSV: 2063997
Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học-K32

Tháng 11/2010


Trường Đại học Cần Thơ

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Công Nghệ
Bộ mơn Cơng nghệ hóa học


Nhiệt độ thực hiện phản ứng.

-

HLB của hỗn hợp chất nhũ hóa.

-

Pha thực hiện phản ứng.

Giới hạn của đề tài: sản phẩm Terpin hydrate tổng hợp được phải đạt tiêu
chuẩn trong Dược điển Việt Nam để có thể sử dụng làm nguyên liệu trong
sản xuất dược phẩm.


8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài
Một số dụng cụ, thiết bị và hóa chất có sẵn trong phịng thí nghiệm CNHH2.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 250.000 đồng.

DUYỆT CỦA BỘ MÔN

DUYỆT CỦA CBHD

Phan Thế Duy

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học Cần
Thơ đã tạo điều kiện học tập tốt nhất cho chúng em. Cám ơn các Thầy Cơ đã tận
tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức để em có một nền tảng tri thức vững chắc về
nhân cách lẫn chuyên môn như hiện nay.
Kế đến, em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Q Thầy Cơ trong Bộ mơn
Cơng Nghệ Hóa Học đã rất nhiệt tình chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ chúng em
trong suốt thời gian 4,5 năm học. Nhất là, cám ơn Bộ môn đã tạo điều kiện tốt nhất
để em và các bạn có thể hồn thành Luận văn lần này.
Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn Thầy Phan Thế Duy đã rất nhiệt tình hướng
dẫn em khơng chỉ về mặt kiến thức để thực hiện luận văn mà còn kiến thức sống,
kinh nghiệm làm việc.

chưa khảo sát hết. Do vậy, tôi thực hiện đề tài luận văn này để tiếp tục khảo sát
thêm các yếu tố ảnh hưởng cịn lại nhằm hồn chỉnh quy trình tổng hợp, giúp đạt
được hiệu suất tổng hợp cao nhất.

Văn Thành Phước

ii


MỤC LỤC

Trang
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ ii
MỤC LỤC............................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC ............................................................................ viii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN................................................................................... 1
1.1 Tổng quan về tinh dầu thông ......................................................................... 1
1.1.1Giới thiệu về các lồi thơng và tình hình sử dụng rừng thơng
ở Việt Nam ............................................................................................. 1
1.1.2 Tinh dầu thông ....................................................................................... 5
1.1.3 Tùng hương ............................................................................................ 7
1.2 α-pinene - thành phần chính trong tinh dầu thông.......................................... 9
1.3 Terpin hydrate ............................................................................................. 11
1.4 Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 12
1.4.1 Phản ứng hydrate hóa α-pinene ............................................................ 12
1.4.2 Vai trị của chất nhũ hóa đối với phản ứng tổng hợp
Terpinhydrate ...................................................................................... 15

3.1.3 Ảnh hưởng của HLB của hỗn hợp chất nhũ hóa .................................. 31
3.1.4 Ảnh hưởng của pha thực hiện phản ứng ............................................... 33
3.2 Kết quả tổng hợp đánh giá chất lượng sản phẩm .......................................... 34
3.2.1 Kiểm tra sản phẩm – phương pháp và phương tiện nghiên cứu ............. 34
3.2.1.1 Tính chất chế phẩm ....................................................................... 35
3.2.1.2 Độ tan ........................................................................................... 35
3.2.1.3 Độ trong và màu sắc dung dịch ..................................................... 35
3.2.1.4 Giới hạn acid ................................................................................. 35
3.2.1.5 Tạp chất liên quan ......................................................................... 35
3.2.1.6 Xác định độ ẩm, hàm lượng nước.................................................. 36
3.2.1.7 Tro sulfate ..................................................................................... 36
3.2.1.8 Định tính sản phẩm ....................................................................... 37

Văn Thành Phước

iv


Mục lục

3.2.1.9 Định lượng sản phẩm .................................................................... 37
3.2.2 Bảng tóm tắt đánh giá chất lượng sản phẩm.......................................... 37
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN .................................................................................... 39
CHƯƠNG 5 KIẾN NGHỊ ................................................................................... 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 41
PHỤ LỤC............................................................................................................. 42
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Văn Thành Phước


Trang
Bảng 1.1: Sản lượng nhựa thông và tùng hương .............................................. 3
Bảng 1.2: Sản lượng nhựa thông khai thác trong các năm 1995-1999.............. 3
Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng tinh dầu thông .................................................. 6
Bảng 1.4: Chỉ tiêu chất lượng tùng hương ....................................................... 8
Bảng 1.5: Mối liên hệ giữa độ hòa tan của các CHĐBM với giá trị HLB ...... 16
Bảng 1.6: Giá trị HLB của các nhóm ưa dầu và ưa nước ............................... 17
Bảng 1.7: HLB “yêu cầu” của một số chất thuộc pha dầu.............................. 18
Bảng 3.1: Khối lượng sản phẩm thu được theo nồng độ dung dịch H2SO4..... 28
Bảng 3.2: Khối lượng sản phẩm thu được theo nhiệt độ phản ứng ................. 30
Bảng 3.3: Khối lượng sản phẩm thu được theo HLB của chất nhũ hóa .......... 32
Bảng 3. Tóm tắt đánh giá chất lượng sản phẩm ............................................. 37

Văn Thành Phước

vii


DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

Trang
1. Phương pháp kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm Terpin hydrate ............... 42
2. Tài liệu đính kèm

Văn Thành Phước

viii


CHƯƠNG 1



Chương 1: Tổng quan

thông 3 lá, thông đuôi ngựa, thông 5 lá, thơng lá dẹp. Trong đó, chỉ có 3 lồi đầu
tiên có giá trị kinh tế về gỗ và có thể sử dụng để khai thác nhựa thơng.
Tổng diện tích rừng thơng tự nhiên và rừng trồng các loại có khoảng 300.000
ha. Tập trung chủ yếu các tỉnh Quảng Ninh, Lạng Sơn, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng
Bình, Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum... Ngành khai thác nhựa thông Việt Nam có
những ưu thế:
- Diện tích đồi trọc, đất trống của ta có thể qui hoạch trồng rừng thơng cịn
nhiều.
- Các lồi thơng ở nước ta sinh trưởng nhanh (tăng trưởng bình quân hàng năm
10-15 m3/ ha) và khoảng 25 năm có thể sử dụng để khai thác nhựa.
- Thời gian để khai thác nhựa trong 1 năm lớn (hầu như quanh năm).
- Khả năng tăng sản lượng nhựa bằng cách áp dụng qui trình cơng nghệ khai
thác tối ưu, sử dụng kích thích tố và chọn giống thơng cao sản... Việc sử dụng kích
thích tố CNMB (có thể chế tạo trong nước) đã làm sản lượng nhựa thông 3 lá tăng
từ 34% lên 55%. Bên cạnh đó, chọn giống nhằm xây dựng những khu rừng chuyên
doanh về khai thác nhựa từ những cá thể ưu thế cao sản cần được quan tâm. Thơng
qua con đường nhân giống hữu tính và vơ tính chọn các cá thể có năng suất nhựa
cao để gây trồng.
Hai trung tâm chế biến nhựa lớn nhất trong cả nước là Quảng Ninh và Quảng
Bình đã liên doanh chế biến với Nhật Bản và phía Nhật bao tiêu tồn bộ sản phẩm
chế biến với tổng cơng suất 3.000 tấn nhựa/năm. Trong vòng 20 năm qua trên thị
trường thế giới giá cả cô lô phan và tinh dầu thông tăng gấp đôi: 600 USD 1 tấn cô
lô phan; 650 USD 1 tấn tinh dầu thơng. Do đó ta cần đẩy mạnh khai thác và chế
biến nhựa thông. Trong đó, sử dụng hợp lý các bộ dụng cụ cho khai thác nhựa
thông. Việc áp dụng các tiến bộ kỹ thuật về công nghệ khai thác, cải tiến các cơng
cụ trong đó bộ dụng cụ chích nhựa dùng cho phương pháp chích hình xương cá

1989

1990

Nhựa thông (tấn)

2400

2823

2560

2570

2500

Tùng hương (tấn)

1359

1511

1508

1500

1500

(Nguồn:Bộ Nông nghiệp và PTNT)



6348,0

6387,3

6778,8

7182,0

(Nguồn:Bộ Nông nghiệp và PTNT)

Hàng năm khối lượng nhựa thông khai thác trên toàn thế giới vào khoảng 1,2
triệu tấn, tiêu thụ 330.000 tấn tinh dầu thơng, trong đó 30% được sản xuất từ nhựa,

Văn Thành Phước

Trang 3


Chương 1: Tổng quan

phần còn lại là tinh dầu thu hồi từ dịch đen của quá trình nấu bột giấy bằng phương
pháp sulphate.
Vai trị và lợi ích của thơng
Rừng thơng có vai trị to lớn trong việc bảo vệ mơi trường sống và duy trì ổn
định sinh thái. Ngồi tác dụng phủ xanh đất trống đồi trọc, rừng thơng cịn là chiếc
máy lọc khơng khí khổng lồ và tinh vi. 1ha rừng thông trong 1 năm sản xuất được
5-7 tấn oxy làm trong sạch 18 triệu m3 khơng khí, giữ lại 30-70 tấn bụi và hấp thụ
3-7 tấn carbondioxide. Rừng thơng cịn có tác dụng bảo hộ, hạn chế lũ lụt, góp phần
tạo nên khung cảnh thiên nhiên tươi đẹp.


Chương 1: Tổng quan

mãn tính, đau bụng do đầy hơi, chảy máu nhẹ ở chân răng và mũi. Người Ấn Độ
cịn dùng dầu này làm thuốc bơi ngồi da để điều trị đau lưng, viêm khớp và đau
dây thần kinh. Tại Nhật Bản, cao quả thông được sử dụng để điều trị các u ở dạ dày
và bệnh bạch cầu.
Trong y học cổ truyền Việt Nam, tất cả các bộ phận của cây thông đều được
dùng làm thuốc, cụ thể là:
- Tinh dầu thông: Dùng làm thuốc bôi chữa các bệnh ngồi da như ghẻ (chỉ
bơi một lớp mỏng để tránh bị rộp da). Có thể phối hợp tinh dầu thơng với cồn long
não để xoa bóp trị đau nhức.
- Tùng hương (nhựa thu được sau khi cất lấy tinh dầu thơng): có tác dụng chữa
mụn nhọt, ghẻ lở, mủ rò. Dùng tùng hương đắp lên vết thương, vết thương sẽ
chóng lành. Tùng hương cũng được phối hợp với các vị thuốc khác (hoàng liên,
hoàng cầm, khổ sâm, đại hoàng, hạt xà sàng, khô phàn) để nấu cao dán nhọt.
- Tùng tiết (đốt mắt ở cành thông): Để chữa đau nhức răng, có thể ngâm tùng
tiết với rượu (tỷ lệ 50%) rồi chấm rượu thuốc vào nơi bị đau (hoặc pha lỗng với
nước để ngậm). Tùng tiết cịn được dùng để chữa tê thấp, nhức mỏi, khớp sưng đau
(mỗi ngày lấy 12-20 g phối hợp với các vị thuốc khác, sắc hoặc ngâm rượu uống).
- Tùng mao (lá thơng): Có tác dụng chữa lở loét nếu kết hợp với một số loại lá
khác (long não, khế, thanh hao) để nấu nước tắm. Nếu bị đau cơ, nhức mỏi gân
xương, ứ máu bầm tím, có thể lấy lá thơng tươi băm nhỏ, ngâm với nước, dùng
nước thuốc xoa bóp chỗ đau.
- Tùng hồng (phấn hoa thơng): Có tác dụng chữa đau đầu, chống váng,
chóng mặt (ngày dùng 4-8 g sắc uống) hoặc trị mụn nhọt lở loét, chảy nước vàng
(lấy bột tùng hồng rắc vào vết thương).
- Quả thơng: Có tác dụng chữa ho (quả thông 10 g, lá hẹ và lá kinh giới mỗi
thứ 12 g sắc uống ngày 2 lần).
- Vỏ thông: Được dùng để chữa vết thương lở loét (lấy vỏ thông và vỏ cây

Loại I

Loại II

Trong suốt, không Trong suốt, không
cặn và nước, mùi đặc cặn và nước, mùi
trưng.
đặc trưng.

2. Khối lượng riêng (20ºC) g/cm3

0,8570 - 0,8590

0,8605 - 0,8650

3. Chỉ số khúc xạ (25ºC)

1,4670 - 1,4720

1,4620 - 1,4725

153 - 157

157 - 160

95

95

6. Phần cịn lại khơng bay hơi

1.1.3 Tùng hương (colophane)
Tùng hương (rosin) thường được gọi
là cơ-lơ-phan (colophane). Cơ-lơ-phan
(CLP) là một chất rắn, dịn, màu vàng sáng
(chất lượng tốt) hoặc sẫm (chất lượng
kém).

Hình 1.3 Colophane
CLP hịa tan tốt trong các dung mơi hữu cơ đặc biệt ở nhiệt độ cao. Khi đun
nóng kéo dài ở nhiệt độ 250-300ºC trong điều kiện khơng có sự hiện diện của khơng
khí, CLP bị phân hủy tạo thành các sản phẩm lỏng gọi là dầu CLP.
Tùng hương là phần nhựa hồ tan trong tinh dầu thơng. Khi chưng cất tách
tùng hương ra khỏi dung dịch tỷ lệ thu được 70-75% trọng lượng. Thành phần hoá
học chủ yếu của tùng hương gồm: các acid nhựa (90% trọng lượng tùng hương); các
acid béo (6%); những chất khơng xà phịng hóa (4%). Acid nhựa là phần quan trọng
nhất của tùng hương gồm: acid pimaric (có hai dạng đồng phân là dextro- và levopimaric), acid sapinic, acid abietic. Trong thành phần của tùng hương kỹ thuật cịn
có những tạp chất lẫn vào trong quá trình khai thác nhựa, bảo quản và chưng cất.
Thành phần hố học của tùng hương thơng 3 lá: Palustric: 27,1%, Abietic: 37,3%,
Neoabietic: 13,7%, Dehydroabietic: 5,6%, Pimaric: 7,4%, Isopimaric: 3,8%,
Sandaracopimaric: 2,2%. Chất lượng tùng hương được đánh giá thông qua một số
chỉ tiêu vật lý quy định thành tiêu chuẩn như trong Bảng 1.4.

Văn Thành Phước

Trang 7


Chương 1: Tổng quan

Bảng 1.4: Chỉ tiêu chất lượng tùng hương


160-190

150-170

5. Hàm lượng chất khơng xà
phịng hóa (%), khơng q

3,00

5,00

6. Hàm lượng nước (%),
khơng quá

0,40

0,50

0,20

0,50

4. Chỉ số acid

7. Hàm lượng tro (%),
không quá

(Nguồn : )


được tìm thấy trong tinh dầu của nhiều loại thực vật, đặc biệt là họ tùng bách như
cây thơng.
Một số tính chất hóa lý:
 Trạng thái vật lý: dung dịch lỏng, trong suốt, không màu.
 Khối lượng phân tử: 136,23 g/mol.
 Tỷ trọng: 0,858 g/ml (dung dịch ở 20ºC).
 Khả năng hòa tan trong nước thấp.
 Có thể tan được trong acid acetic, acetone, ethanol.
 Nhiệt độ nóng chảy: -64ºC (209K).
 Nhiệt độ sôi: 155ºC (428K).

Văn Thành Phước

Trang 9


Chương 1: Tổng quan

Các thuộc tính hóa học:

Hình 1.4 Các hướng phản ứng của α-pinene
Vòng bốn cạnh trong α-pinene (1) làm cho nó có hoạt tính của một
hydrocarbon, trong đó có sự chuyển vị trong cấu trúc phân tử như chuyển vị
Wagner-Meerwein. Điển hình như phản ứng hydrate hóa hay phản ứng cộng hydro
halogen vào nhóm chức alkene mà thường dẫn đến sự chuyển vị ở sản phẩm cuối.
Nếu thực hiện phản ứng với acid sulfuric đặc và ethanol thì sản phẩm chính là
terpineol (2) và ethyl ether (3), với acid acetic băng thì cho ra acetate ester tương
ứng. Cịn với acid lỗng thì sản phẩm chính là terpin hydrate.
Ở nhiệt độ thấp với sự có mặt của ether, thì α-pinene sẽ phản ứng với 1 mol
HCl khan để tạo thành sản phẩm 6a nhưng nó khơng ổn định. Cịn ở nhiệt độ

Hình 1.5 Terpin hydrate dạng bột và dạng tinh thể

Terpin hydrate tồn tại ở dạng tinh thể lăng trụ có tiết diện hình thoi, khơng
màu, bóng láng hoặc ở dạng bột trắng. Nó gần như khơng mùi, có vị hơi đắng, bền
trong khơng khí. 1gam Terpin hydrate có thể hịa tan trong khoảng 200ml nước,
13ml rượu, 140ml chloroform hay trong 140ml ether ở 25ºC. Cịn trong nước sơi thì
1gam Terpin hydrate có thể tan trong 35ml hay là trong 3ml rượu sôi.
Terpin hydrate bị nóng chảy và mất nước khi gia nhiệt nhanh đến 116 - 1170C.
Khi cho Terpin hydrate vào một cái bình (giống như bình chưng cất) và gia nhiệt

Văn Thành Phước

Trang 11


Chương 1: Tổng quan

lên thì trước tiên nó sẽ bị mất nước. Khi đến nhiệt độ 258ºC, terpin hydrate khan
(do mất hết nước) vẫn không bị phân hủy mà nhanh chóng rắn kết lại thành một
khối tinh thể có tính hút ẩm và có nhiệt độ nóng chảy 102 – 105ºC (phụ thuộc vào
lượng nước còn lại). Khi gia nhiệt mạnh trên nền platin, nó bốc cháy với ngọn lửa
sáng chói và tỏa khói, khơng cịn gì lại sau khi cháy. Dung dịch tạo thành khi tinh
thể nóng chảy nếu được cho vào vài giọt acid sulfuric thì sẽ trở nên đục và bốc ra
một mùi thơm mạnh. Terpin hydrate phải khơng có mùi của tinh dầu thơng và
khơng làm đổi màu giấy quỳ thành đỏ. Terpin hydrate khan (thu được bằng cách
loại nước) có đặc tính của một glycol. Dipentene dihydrochloride là ether của nó
với hydrochloric acid. Bằng cách làm mất nước của terpin, nó sẽ trở thành
terpinneol và sản phẩm cuối cùng là dipentene, terpinene hay terpinolene tùy thuộc
vào từng điều kiện cụ thể.
Ứng dụng:


Trang 12