Исследование системы преобразования декарбоксилирования каннабидиоловой кислоты в промышленном каннабисе
Промышленная конопля (Cannabis sativa L.), также известная как китайская конопля или огненная конопля, в основном двудомна и имеет долгую историю выращивания и использования в Китае. Это однолетнее травянистое растение из рода Cannabis семейства Cannabis является традиционной хозяйственной культурой в Китае. К настоящему времени в промышленной конопле обнаружены каннабиноиды и другие активные вещества растительного происхождения, включая терпены, фенолы, липиды, алкалоиды и т. д. Среди этих ингредиентов наиболее изучено лекарственное непсихоактивное вещество каннабидиол (CBD), входящее в состав растительных каннабиноидов (см. рис. 1), дающее хороший эффект при лечении эпилепсии, расстройств аутистического спектра, тревоги, депрессии и противоопухолевой терапии.
Существует два основных метода получения CBD из промышленной конопли: экстракция растворителем и сверхкритическая экстракция CO2-флюидом. В настоящее время процесс преобразования CBD в промышленных растениях конопли через каннабидиоловую кислоту (CBDA) успешно раскрыт, но существует мало сообщений о соответствующей теории преобразования. Невозможно полагаться на теоретические средства для эффективного преобразования CBDA в промышленной конопле в CBD, что неизбежно приводит к растрате ресурсов растительных компонентов в процессе производства CBD.
В данном исследовании использовался метод группового вклада и формула Уотсона для расчета основных термодинамических параметров каждого компонента в процессе термического декарбоксилирования CBDA в CBD в промышленной конопле. На основе классической термодинамической формулы была определена свободная энергия Гиббса преобразования CBDA в CBD при атмосферном давлении и температуре 40-140 ℃ в промышленной конопле, а также получены константа равновесия реакции и равновесная скорость преобразования. Сделана оценка возможности спонтанного декарбоксилирования CBDA в промышленной конопле при обычных условиях. Исследование влияния таких факторов, как температура и влажность цветков и листьев, на конверсию CBDA в CBD в промышленной конопле, определение модели кинетической функции декарбоксилирования CBDA в промышленной конопле и расчет энергии активации конверсии дают теоретическую и экспериментальную поддержку для выбора условий получения высокого содержания CBD при промышленной переработке конопли.

В данном исследовании были рассчитаны основные термодинамические параметры каждого компонента в системе декарбоксилирования CBDA в промышленной конопле с использованием метода группового вклада и формулы Уотсона. Согласно классической термодинамической формуле, при температурах 40-140 ℃, по мере повышения температуры, значения реакционных образов становятся более отрицательными. Реакция преобразования может спонтанно происходить в диапазоне температур 40-140 ℃, и тенденция преобразования декарбоксилирования увеличивается с повышением температуры декарбоксилирования. На основании значений изображений при различных температурах были рассчитаны изображения конверсии CBDA и α, что теоретически указывает на то, что реакция может претерпевать достаточную конверсию.
Чтобы предотвратить потерю веса продукта конверсии CBD из-за высокотемпературной деградации, самая высокая температура реакции декарбоксилирования не должна превышать 156,24 ℃, как было определено с помощью термогравиметрического анализа. Исследуя влияние содержания воды в промышленной конопле и температуры окружающей среды на преобразование и декарбоксилирование CBDA в CBD, было обнаружено, что с увеличением температуры окружающей среды и содержания воды в листьях промышленной конопли Fried Dough Twists, скорость преобразования CB-DA декарбоксилирования в CBD в промышленной конопле увеличивается, что указывает на то, что при условии обеспечения того, что CBD не будет разлагаться и терять вес, надлежащее увеличение содержания воды и температуры в листьях промышленной конопли Fried Dough Twists может улучшить процесс декарбоксилирования CBD в промышленной конопле. Согласно экспериментальным результатам и сравнению с восемью распространенными моделями кинетических функций разложения, наиболее вероятной моделью термического декарбоксилирования CBD в промышленных листьях конопли была определена модель F1, а энергия активации E преобразования декарбоксилирования промышленных листьев конопли была рассчитана как 83,77 кДж/моль соответственно через уравнение Аррниуса. Теория выявила минимальную энергию, необходимую для превращения 1 моля нормальных молекул CBDA в реактивные активные молекулы.