Khóa luận tốt nghiệp: Tổng hợp base Schiff từ limonene

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp hóa học tổng hợp base schiff từ limonene, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp cụ thể cho vấn đề hóa học.

• Tác giả: Nguyễn Tô Nhã
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Tiến Công
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Tổng Hợp Base Schiff Từ Limonene
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ LIMONENE
• 2. PHẦN II: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Điều chế naphthoxyacetic acid
• 3. PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4. PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về khóa luận tốt nghiệp hóa học tổng hợp base Schiff từ limonene

Khóa luận này tập trung vào việc tổng hợp các base Schiff từ limonene, một hợp chất tự nhiên có nhiều ứng dụng trong hóa học hữu cơ. Limonene là một monoterpene phổ biến, được chiết xuất từ vỏ các loại trái cây họ cam quýt. Việc nghiên cứu và tổng hợp các hợp chất từ limonene không chỉ giúp mở rộng kiến thức về hóa học tổng hợp mà còn có thể tạo ra những sản phẩm có giá trị trong ngành công nghiệp hóa chất.

1.1. Nguồn gốc và tính chất của limonene

Limonene có mặt trong nhiều loại tinh dầu, đặc biệt là từ vỏ cam, chanh và bưởi. Hàm lượng limonene trong các loại tinh dầu này có thể lên tới 95%. Tính chất hóa học của limonene rất đa dạng, bao gồm khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu base Schiff

Các base Schiff là những hợp chất hữu cơ quan trọng trong hóa học, có ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm và hóa chất công nghiệp. Nghiên cứu tổng hợp base Schiff từ limonene có thể mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các hợp chất hữu ích.

II. Thách thức trong việc tổng hợp base Schiff từ limonene

Mặc dù limonene có nhiều ứng dụng, việc tổng hợp base Schiff từ nó gặp phải một số thách thức. Các phản ứng hóa học cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao và sản phẩm tinh khiết. Ngoài ra, việc kiểm soát điều kiện phản ứng như nhiệt độ và thời gian cũng rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp

Nhiệt độ, áp suất và loại chất xúc tác là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp base Schiff. Việc lựa chọn đúng điều kiện phản ứng có thể giúp tối ưu hóa sản phẩm đầu ra.

2.2. Khó khăn trong việc thu hồi sản phẩm

Quá trình thu hồi và tinh chế các sản phẩm tổng hợp từ limonene có thể gặp khó khăn do sự tương tác giữa các hợp chất. Cần có các phương pháp hiệu quả để tách biệt và tinh chế các base Schiff.

III. Phương pháp tổng hợp base Schiff từ limonene

Để tổng hợp base Schiff từ limonene, một số phương pháp hóa học đã được áp dụng. Các phản ứng hydrazide hóa và ngưng tụ là hai phương pháp chính được sử dụng trong nghiên cứu này. Việc lựa chọn đúng phương pháp sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.

3.1. Phản ứng hydrazide hóa

Phản ứng hydrazide hóa là một trong những phương pháp chính để tổng hợp base Schiff. Phương pháp này cho phép tạo ra các hợp chất mới từ limonene thông qua việc kết hợp với hydrazine.

3.2. Phản ứng ngưng tụ

Phản ứng ngưng tụ giữa limonene và các hợp chất khác cũng là một phương pháp hiệu quả để tổng hợp base Schiff. Phương pháp này thường yêu cầu điều kiện nhiệt độ và áp suất cụ thể để đạt được hiệu suất cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn của base Schiff từ limonene

Các base Schiff tổng hợp từ limonene có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất và dược phẩm. Chúng có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho các sản phẩm hóa học khác hoặc trong các nghiên cứu về dược lý. Việc phát triển các ứng dụng mới cho các hợp chất này có thể mang lại giá trị kinh tế cao.

4.1. Ứng dụng trong ngành dược phẩm

Nhiều base Schiff có hoạt tính sinh học và có thể được sử dụng trong việc phát triển thuốc mới. Chúng có thể có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn hoặc chống ung thư.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất

Các hợp chất này cũng có thể được sử dụng làm chất xúc tác hoặc nguyên liệu trong sản xuất hóa chất công nghiệp. Việc ứng dụng chúng trong sản xuất có thể giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tổng hợp base Schiff từ limonene không chỉ mở ra hướng đi mới trong hóa học tổng hợp mà còn có thể tạo ra những sản phẩm có giá trị trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội mới cho ngành hóa học và công nghiệp.

5.1. Tương lai của nghiên cứu base Schiff

Nghiên cứu về base Schiff từ limonene có thể tiếp tục mở rộng với nhiều hợp chất mới và ứng dụng tiềm năng. Việc phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả sẽ là chìa khóa cho sự thành công trong tương lai.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và khám phá thêm các ứng dụng mới cho các hợp chất này trong lĩnh vực dược phẩm và hóa chất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ở nước ta cũng như các nước Đông Nam Á các loài cây thuộc họ Citrus được trồng để lấy quả ăn tươi là chủ yếu. Việc tận dụng vỏ để lấy tinh dầu, cô lập thành phần chính của nó là limonene mà nó cùng các dẫn xuất của nó có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống còn Ít được quan tâm. Brazil và bang Florida là 2 trung tâm sản xuất tinh dầu từ họ Citrus lớn nhất Thế giới. Tại những nơi này có tới 90% sản lượng quả dùng để chế biến nước ngọt, lấy tinh dầu vỏ quả va pectin.

Trên thế giới người ta đã điều chế được rất nhiều dẫn xuất của limonene có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, nhưng có nhiều hướng đi còn ít được quan tâm. Vì vậy dể góp phần làm phong phú thêm các hợp chất về limonene, giới hạn trong đề tài nghiên cứu khoa học ở bậc Đại học, chúng tôi quyết định chọn để tài: “TỔNG HỢP CÁC BASE SCHIFF TỪ LIMONENE” Trong để tài này, chúng tôi tiến hành: - Tổng hợp một số các sản phẩm từ naphthol: z-naphthoxyacetic acid, 8-naphthoxyacetic acid, ethy! a -naphthoxyacetate, ethyl B-naphthoxyacetate, a-naphthoxyacetohydrazide, B-naphthoxyacetohydrazide. - Chuyển hóa limonene thành dẫn xuất chlor, rồi thành 4-acetyl-1- methylcyclohex-1-ene. Ngưng tụ 4-acetyl-1-methylcyclohex-†1-ene với a-naphthoxyacetohydrazide, #-naphthoxyacetohydrazide.

- Nghiên cứu cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được thông qua việc xác định nhiệt độ nóng chảy, phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân. SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 4 "`. — etree PHAN I: TONG QUAN.Giới thiệu về lim ne: 1. Nguồn gốc:[5] Limonene là 1 loại monoterpene hydrocarbon phan bố rộng rãi nhất trong tự nhiên, có trong thành phần của hơn 300 loài cây mà nhiều nhất là trong thành phần tính dầu (vỏ, hoa, lá) của cây bưởi, cam, chanh, quit, tắc, lá thông, quả cây lá nhọn.

Limonene có thể tồn tại dưới dạng d-limonene (tách ra từ tinh dầu vỏ vam, chanh, quýt, bưởi, lá cam, bergamot, hoa cam, carum (40%), thi là, cần tây_); I-limonene (có trong tinh dầu lá thông kim, tinh dầu mù tac, Abies alba, thông Nga, bac hà, bạc hà lục, Eucalyptus straigeriana.), chúng déu có mùi thơm dễ chịu; d,l- limonene (hay còn gọi dipentenè có trong tinh dầu long não, tinh dầu lá chanh, tinh dầu thông lá kim ở Siberi, tỉnh dầu xả chanh, hat tiêu, hạt nhục đậu khấu, hoa cam, rau mùi, cây thì là, bergamot. Trong đó d-limonene là phổ biến rộng rãi nhất. Hàm lượng limonene trong tỉnh dầu vỏ cam, chanh, bưởi: Limonene có trong thành phan tinh dầu hoa, lá, vỏ quả của các loài cây thuộc họ Autaceae, nhưng chủ yếu là trong tinh dầu vỏ quả. Tuỳ chủng loại, nơi trồng, phương pháp li trích, thời điểm trồng mà hàm lượng của limonene thay đổi, ví dụ: s&éCam có tên khoa học là Citrus sinensis Osbeck thuộc họ peer — bee Le Ly 1e ae 95 7 | 8 | 9 | 10 | t1 |12} SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 5 cutis GVHD : Tha NGUY TIẾNEN CÔNG Năm 1988, Dugo và Cotroneo [24] dùng sắc kí ghép khối phổ để xác định thành phần hoá học của tinh dầu vỏ cam Tây Ban Nha, Ý.

Tinh dầu camTây Ban Nha: đ-limonene chiếm 95,59%. Tinh dầu cam Y : d-limonene chiếm 95,235%. Cũng năm 1988 Lin và Hua [24] sử dụng sắc kí ghép khối phổ xác định thành phần hoá học tinh dầu vỏ cam Trung Quốc và thấy hàm lượng limonene là: 96,17-96,8%. Ở Việt Nam, Phùng Thị Bạch Yến [14] phân tích tinh dầu vỏ cam ly trích bằng hơi nước: limonene chiếm 91% tinh dầu cam.

&eChanh có tên khoa học Citrus limonia Osbeck hoặc Citrus Medica Linn. thuộc họ Rutaceae: thường thi limonene chiếm khoảng 64,3%. Năm 1976 Azzouz và cộng sự [19] xác định thành phần hoá học của chanh từ Mexico và Tây Ấn Độ Mexico : limonene chiếm 49,2% tinh dầu Tây Ấn Độ: limonene chiếm 47,25% tinh dầu Năm 1979, P.Shaw [27] đã so sánh thành phấn hoá học của tỉnh dầu vỏ chanh được |i trích bằng phương pháp ép và chưng cất hơi nước cổ điển Phương pháp ép : 47-64% Phương pháp chưng cất hơi nước : 60% Theo [19], Cavarano và Gallino cho biết thành phần hoá học của tinh dầu vỏ chanh ta (Citrus aurantifolia) trồng ð Brazil: d-limonene chiếm 36% tinh dấu. Phùng Thị Bạch Yến [14], xác định chanh Việt Nam: limonene chiếm 82% tinh dầu.

@@Budi có tên khoa hoc Citrus grandis(L.) Osbeck hoặc Citrus maxima (Burm) Merr., thuộc họ Rutaceae. Theo tài liệu [23,24], tính dầu vỏ bưởi Nga, Brazil, Argentina có thành phần limonene khác nhau, của Nga: 92,5%, của Brazil: 92,2- 95,4%, của Argentina: 91,89-93,17%. Tinh dấu vỏ bưởi Việt Nam (chủng loại trắng ngọt mién Bắc): limonene chiếm 67,5% tinh dầu. [10] SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 6 1.4, Các tên gọi của limonene: ______|d-limonene |Hlmonene |dipentene _ (R)-(+)-p-mentha-1,8- | (S)-(-)-p- (+)-p-mentha-1,8- mentha-1,8- diene diene *Cinene *Dipanol *d-p-mentha-1,8- *Inactive limonene diene *Kautschin *p-mentha-1,8-diene "Limonene * (R)-1-methyl-4-(1- *di-limonene methylethenyl)- *1,8(9)-p- cyclohexene menthadiene *NCI-C55572 *1-methyl-4- isopropenyl-1- cyclohexene *Nesol *1,8-terpodiene *Unitene SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 7 *Terpene hydocarbons *1,4-(8)-p- menthadiene *Orange oil terpene *Cajeputene 1.

Cô lập limonene:[20] Limonene thường được cô lập khỏi tinh dầu bằng cách chưng cất phân đoạn ở áp suất thấp. Để thu được limoneretinh khiết, người ta cho tác dụng với Bre để tạo thành dẫn xuất tetrabromo, sau dé khử brom bằng bột kẽm trong alcol (hoặc acetic acid). Ngoài ra có thể dùng phương pháp sắc kí cột để cô lập limonene với chất hấp phụ là silicagel, alumin trung tính và dung môi giải ly là các dung môi kém phân cực như ether dầu hoa, n-hexare. Bên cạnh đó để điểu chế 1 lượng nhỏ limonene người ta có thé dùng n-hexar trích trực tiếp limonene tử vỏ quả.

Tinh chất vật lý: [6] Limonene là chất lỏng không màu, có mùi thơm giống mùi cam hoặc chanh, không tan trong nước tan trong ethanol tuyệt đối. Limonene dễ bị oxi hoá bởi không khí, ánh sáng. Có thể chưng cất limonene ở áp suất khí quyển mà không bị phân huỷ. Bảng: Các chỉ số vật lý của limonene: _diI-limonene do?| 08403 - |- 08407 - 0.

Tính chất hoá học: Limonene thuộc hợp chất terpene 1 vòng có 2 nối đôi không liên hợp. Do vậy tính chất hoá học của limonene do 2 nối đôi này qui định. Tác dụng nhiệt và chất xúc tác : [6] Pt isoprene soprene ` 30%C, + p-menthane p-cymene 1. Phản ứng cộng: [6] tuỳ điều kiện xúc tac va dung môi sử dụng mà limonene có thể bão hoà một hay hai nối đôi a.Cộng hidrogen: p-menthane SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 9 b.Cộng Bro: Trong dung môi CHaCOOH: CH;COOH + 2Brạ ———> Br N Br 1,2,8, !0-tetrabromo-p-menthane Khi dung môi là nước: OH Br + 2Br2 + 2HạO——> + 2HB OH N Br 2,10-dibromo-| ,8-dihydroxy-p-menthane c.Cộng hydrohalogenur (HCI, HBr): CH;COOH + 2HhC ——_> cl SVTH:Nguyễn Tô Nhà Trang 10 Br + 2Hpe _292 „ Br S d.Cộng NOCI: aa | e.Hydrobor hoa: OH 1.

Phan ứng oxi hoá: [24,28] Tuỳ thuộc điều kiện phản ứng và tác nhân oxi hoá, có thể tạo thành các sản phẩm hhác nhau. Dưới đây là một số trường hợp tiêu biểu: 3,tiêm An = SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 11 OH OH —l. + HCOOH Oxi hoá bằng SeO; — CH;OH CHO Dưới tác dụng của Mã khí ẩm limonene bị oxi hoá thành carvone và carveol [26] Roger và Toth (1968) đã tìm thấy carvoretrong tinh dầu citrus sau quá trình bảo quản. Carvone thực chất mang mùi của quả chín [14] SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 12 %: s OH OH OO NS ` ` 1,2-cpoxide limonene limonene glyco! (O {O] + HạO + HạO Ss N carvone carveol 1.4 Phản ứng oligomer hoá: [39] Sỹ cây ans I.Công dụng: Theo René Cerbelaub [6] hương của vỏ họ cam chanh có mùi hương chủ đạo là limonene phối hợp với một ít citral.

Limonene được sử dụng làm dung môi, đánh bóng kim loại quý không gây ăn mòn kim loại. [34,35] Limonene được sử dụng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm như: [10] SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 13 Luận văn tốt nghiệp GVHD Ths, NGUYEN TIEN CÔNG - Nước uống: Nước quả cô đặc thường bị mất mui sau quá trình chế biến. Người ta có thể gia thêm hương của vỏ quả và phấn hương thu hồi trong nước quả khi cô đặc thì nước quả sẽ có được mui thơm hấp dẫn và lâu hơn. - Bánh kẹo, kem, gia vị, sơn, vecni.

Limonene còn được sử dụng trong công công nghiệp hoá mỹ phẩm, nước hoa, dầu chải tóc, kem bôi mặt, xà phòng thơm, kem đánh răng, chất thơm dạng rắn, bao bi có mùi thom. Limonene được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp I-carvone, một cấu tử chính trong tinh dấu bạc hà thông qua dẫn xuất nitroso chloride. 3 NO1 NO -NOH -HCI + NOC] ——> — — N S ~ N 1-chloro-2-nitroso-menthene carvoxime ene Oo N carvone Carvone là hương liệu được ứng dụng rộng rãi để tao mùi thơm cho nhiều loại nước giải khát, thực phẩm, rượu mạnh, nước xúc miệng, kem đánh răng, dược phẩm, mỹ phẩm. [5,26] Trong công nghiệp dược phẩm:|[6] Hiện nay limonene được sử dụng để pha chế thuốc trị sỏi thận.

Theo igrini [10] limonene có tác dụng làm tan sỏi mật, ông đã đưa ra một chế phẩm mà trong thành phần chế phẩm dùng tiêm có chứa từ 70- 99,8% limonene. SVTH:Nguyễn Tô Nhã Trang 14 ae Các nhà nghiên cứu ở Trường đại hoc Trung tâm Ung thư Tổng hợp Winsconsin ở Madison đã chứng minh limonene có khả năng phá huỷ các khối u ở động vật thí nghiệm [6]. Họ cũng đã tiến hành thử nghiệm một dạng của limonene trên các bệnh nhân trong tình trạng ung thư tiến triển và nhận được kết quả là d-limonene chống ung thư tuyến tuy, dạ dày, kết tràng, da và gan; limonene còn là chậm các quá trình tạo ra khối u gây ung thư và tạo thành acid có nguồn gốc glucose thải ra trong nước tiểu. Nhưng bất lợi của nó là gây buồn nôn, ói mửa, tiêu chay.

Ví dụ : Histolen là san phẩm có thành phần chính là limonene: d-limonene: 96%, terpinolene 0,7%. đuợc sản xuất ở Riverstone New South Wales Úc, có chất chống oxi hoá là butylated hydroxyanisole (BHA). [42] Tính kháng khuẩn của limonene:[5,9] Limonene có tính sát khuẩn và diệt được một số loại bọ gậy là trung gian truyền bệnh giun chỉ, sốt xuất huyết, bệnh viêm não Nhật Bản với hàm lượng khá thấp: 0,2mi/. Bọ gậy chết 100% trong vòng 24 gid đồng hồ với nồng độ 0,4m.

[10] Ngoài ra d-limonene còn có độc tính đối với bọ cánh cứng (Dendroctonus sp.) của cây thông và ngăn chặn sự phát triển ấu trùng bo chét của mèo (Ctenocephalides felis). [5] Tinh dầu nhục đậu khấu có chứa limonene ức chế rất hiệu quả vi khuẩn Propion bacterium ance. Vi khuẩn này gây bệnh viêm cơ, các vết phát ban màu xanh lợt đỏ thấy trên mặt da đầu, bàn tay dẫn đến sưng nặng thường kết hợp bệnh ung thư bên trong. [5] NguyễrfAnh Lương [6] đã tiến hành thử nghiệm tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ cam, chanh, bưởi, va limonene vừa li trích trên 7 chủng vi khuẩn: Bacillus subtilis, Vibrio Cholerae, Staphylococcus aureus, Pseudomonasaeruginosa, Samonella enteritidis, Escherichia coli, Streptococcus pneumoniae.