Forschung über das Decarboxylierungsumwandlungssystem von Cannabidiolsäure in Industriehanf
Industriehanf (Cannabis sativa L.), auch bekannt als Chinesischer Hanf oder Feuerhanf, ist meist zweihäusig und wird in China schon seit langem angebaut und verwendet. Es handelt sich um eine einjährige krautige Pflanze der Gattung Cannabis aus der Familie der Hanfgewächse, die in China traditionell wirtschaftlich angebaut wird. Bisher wurden in Industriehanf pflanzliche Cannabinoide und andere pflanzliche Wirkstoffe, darunter Terpene, Phenole, Lipide, Alkaloide usw., gefunden. Unter diesen Inhaltsstoffen wurde die medizinische, nicht psychoaktive Substanz Cannabidiol (CBD) in pflanzlichen Cannabinoiden (siehe Abbildung 1) am meisten untersucht, mit guten Effekten bei der Behandlung von Epilepsie, Autismus-Spektrum-Störungen, Angstzuständen, Depressionen und Anti-Tumor-Therapie.
Es gibt zwei Hauptmethoden zur Gewinnung von CBD aus Industriehanf: die Lösungsmittelextraktion und die überkritische CO2-Flüssigkeitsextraktion. Gegenwärtig wurde der Umwandlungsprozess von CBD in Nutzhanfpflanzen durch Cannabidiol-Säure (CBDA) erfolgreich aufgedeckt, aber es gibt nur wenige Berichte über die entsprechende Umwandlungstheorie. Es ist unmöglich, sich auf theoretische Mittel zu verlassen, um die effiziente Umwandlung von CBDA in Industriehanf in CBD anzuleiten, was unweigerlich zu einer Ressourcenverschwendung von Pflanzenbestandteilen im CBD-Produktionsprozess führt.
In dieser Studie wurden die Gruppenbeitragsmethode und die Watson-Formel verwendet, um die grundlegenden thermodynamischen Parameter der einzelnen Komponenten bei der thermischen Decarboxylierung von CBDA zu CBD in Industriehanf zu berechnen. Auf der Grundlage der klassischen thermodynamischen Formel wurde die freie Gibbs-Energie der Umwandlung von CBDA in CBD bei atmosphärischem Druck und einer Temperatur von 40-140 ℃ in Industriehanf bestimmt, und die Reaktionsgleichgewichtskonstante und die Gleichgewichtsumwandlungsrate wurden ermittelt. Die Möglichkeit einer spontanen Decarboxylierungsumwandlung von CBDA in Industriehanf unter konventionellen Bedingungen wurde beurteilt. Die Erforschung der Auswirkungen von Faktoren wie Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt von Blüten und Blättern auf die Umwandlung von CBDA in CBD in Industriehanf, die Bestimmung des kinetischen Funktionsmodells der CBDA-Decarboxylierung in Industriehanf und die Berechnung der Aktivierungsenergie für die Umwandlung bieten theoretische und experimentelle Unterstützung für die Auswahl von Bedingungen zur Erzielung eines hohen CBD-Gehalts bei der industriellen Hanfverarbeitung.

In dieser Studie wurden die grundlegenden thermodynamischen Parameter der einzelnen Komponenten des CBDA-Decarboxylierungskonversionssystems in Industriehanf mithilfe der Gruppenbeitragsmethode und der Watson-Formel berechnet. Nach der klassischen thermodynamischen Formel werden die Werte des Reaktionsbildes bei Temperaturen zwischen 40 und 140 ℃ mit steigender Temperatur negativer. Die Umwandlungsreaktion kann spontan innerhalb des Temperaturbereichs von 40-140 ℃ stattfinden, und der Trend der Decarboxylierungsumwandlung steigt mit der Erhöhung der Decarboxylierungstemperatur. Auf der Grundlage der Bildwerte bei verschiedenen Temperaturen wurden das CBDA-Umwandlungsbild und α berechnet, was theoretisch darauf hindeutet, dass die Reaktion eine ausreichende Umwandlung erfahren kann.
Um zu verhindern, dass das Umwandlungsprodukt CBD durch Hochtemperaturabbau an Gewicht verliert, sollte die höchste Temperatur für die Decarboxylierungsreaktion 156,24 ℃ nicht überschreiten, wie durch thermogravimetrische Analyse bestimmt. Durch die Untersuchung des Einflusses des Wassergehalts von Industriehanf und der Umgebungstemperatur auf die Umwandlung und Decarboxylierung von CBDA in CBD wurde festgestellt, dass mit der Erhöhung der Umgebungstemperatur und des Wassergehalts in den Blättern von gebratenen Teigtaschen die Umwandlungsrate der CB-DA-Decarboxylierung in CBD in Industriehanf anstieg, was darauf hindeutet, dass unter der Prämisse, dass CBD nicht abgebaut wird und an Gewicht verliert, eine angemessene Erhöhung des Wassergehalts und der Temperatur in den Blättern von gebratenen Teigtaschen den Prozess der CBD-Decarboxylierung in Industriehanf verbessern kann. Nach den experimentellen Ergebnissen und dem Vergleich mit acht gängigen kinetischen Zersetzungsfunktionsmodellen wurde das wahrscheinlichste Modell der thermischen CBD-Decarboxylierung in industriell gebratenen Teigtaschenblättern als F1-Modell bestimmt, und die Aktivierungsenergie E der Decarboxylierung von industriell gebratenen Teigtaschenblättern wurde mit Hilfe der Arrhrnius-Gleichung auf 83,77 kJ/mol berechnet. Die Theorie enthüllte die Mindestenergie, die für die Umwandlung von 1mol normaler CBDA-Moleküle in reaktive aktive Moleküle erforderlich ist.