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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến cây ăn quả thuộc chi Citrus trên thế giới tạo ra hàng triệu tấn phế phẩm vỏ quả mỗi năm. Tại các quốc gia sản xuất lớn như Brazil và khu vực bang Florida của Mỹ, có tới 90% sản lượng quả tươi được đưa vào dây chuyền ép lấy nước, trích ly tinh dầu vỏ và sản xuất pectin. Trong tinh dầu vỏ cam, hàm lượng hợp chất d-limonene chiếm tỷ lệ vượt trội từ 91% đến 96,8%, trong khi tinh dầu vỏ bưởi và vỏ chanh chứa hàm lượng monoterpene này dao động từ 36% đến 95,4%. Tại Việt Nam, nguồn tài nguyên limonene từ phụ phẩm nông nghiệp vô cùng dồi dào nhưng phần lớn chỉ dừng lại ở mức tiêu thụ quả tươi hoặc trích ly hương liệu thô, chưa khai thác sâu giá trị gia tăng thông qua các phản ứng chuyển hóa hóa học hữu cơ.

Nghiên cứu này tập trung giải quyết bài toán chuyển hóa hợp chất tự nhiên limonene thành các dẫn xuất base Schiff chứa nhân thơm mang hoạt tính sinh học tiềm năng. Mục tiêu cụ thể là thiết lập quy trình tổng hợp đa bước đi từ naphthol để tạo các hợp chất trung gian hydrazide, đồng thời chức hóa nối đôi ngoại vòng của limonene thành dẫn xuất ketone tương ứng là 4-acetyl-1-methylcyclohex-1-ene, từ đó thực hiện phản ứng ngưng tụ tạo base Schiff mới. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa Hữu cơ thuộc Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thể hiện qua việc nâng cao giá trị sử dụng của nguồn monoterpene thiên nhiên, mở rộng kho tàng cấu trúc các hợp chất dị vòng và azomethine phục vụ cho định hướng nghiên cứu nông dược và hóa dược trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết cơ bản trong hóa học hữu cơ hiện đại:

1. Lý thuyết thế nucleophile lưỡng cực và phản ứng tổng hợp ether Williamson: Giải thích cơ chế ion naphtholate tấn công cạnh tranh giữa nguyên tử oxy (O-alkyl hóa) và nguyên tử carbon trên nhân thơm (C-alkyl hóa) khi tương tác với monochloroacetic acid. Dung môi phân cực phi proton và nồng độ base được kiểm soát để ưu tiên tuyệt đối cho hướng O-alkyl hóa, bảo toàn tính thơm của hệ electron pi.
2. Cơ chế cộng - tách nucleophile trên nhóm carbonyl: Chi phối toàn bộ quá trình ester hóa, hydrazide hóa và ngưng tụ tạo liên kết azomethine (-C=N-). Phản ứng ngưng tụ tạo base Schiff diễn ra qua hai giai đoạn: giai đoạn cộng nucleophile của nhóm amino vào carbon carbonyl và giai đoạn tách nước tạo liên kết đôi. Giá trị pH môi trường tối ưu được xác định ở mức khoảng 4,5 nhằm vừa kích hoạt nhóm carbonyl, vừa tránh làm proton hóa hoàn toàn tác nhân nucleophile.
3. Cơ chế phản ứng cộng gốc tự do Kharasch: Ứng dụng để chức hóa chọn lọc nối đôi ngoại vòng của monoterpene limonene bằng carbon tetrachloride với xúc tác peroxide, bảo vệ nối đôi nội vòng bền vững hơn trong khung cyclohexene.

Các khái niệm trung tâm bao gồm: monoterpene hydrocarbon một vòng, dẫn xuất base Schiff, chất điều hòa sinh trưởng thực vật nhóm auxin (naphthoxyacetic acid), và hiệu ứng dung môi trong phản ứng solvate hóa.

Phương pháp nghiên cứu

Quy trình thực nghiệm được triển khai với các thông số định lượng và phương pháp chuẩn hóa:

• Cỡ mẫu và quy mô tổng hợp: Các phản ứng trung gian được tiến hành trên cỡ mẫu từ 0,01 mol đến 0,042 mol (tương đương 4,32 g naphthol, 3,97 g monochloroacetic acid và 36,3 mL limonene tinh khiết). Quy mô này được lựa chọn nhằm tối ưu hóa khả năng kiểm soát nhiệt độ, tốc độ khuấy từ và giảm thiểu thất thoát khi tinh chế qua nhiều giai đoạn.
• Phương pháp chọn mẫu và bố trí thí nghiệm: Phương pháp tổng hợp hồi lưu nhiệt kết hợp hệ thống tách nước Dean-Stark chuyên dụng. Tác nhân xúc tác benzoyl peroxide (2,2 g) được chia nhỏ làm 4 lần nạp trong suốt 24 giờ phản ứng nhằm duy trì nồng độ gốc tự do liên tục, bù trừ lượng xúc tác bị phân hủy nhiệt.
• Phương pháp phân tích cấu trúc: Nhiệt độ nóng chảy của các tinh thể được xác định bằng phương pháp mao quản trên thiết bị đo điểm chảy GALENKAMP MDP-350. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) được ghi trên máy quang phổ BRUKER-IFS48 theo kỹ thuật ép viên KBr trong dải sóng 4000-400 cm⁻¹. Cấu trúc không gian và vị trí proton được giải đoán chi tiết bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (¹H-NMR) tại Viện Hóa học thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công một chuỗi 7 hợp chất hữu cơ với các số liệu thực nghiệm nổi bật:

1. Tổng hợp thành công hệ dẫn xuất từ alpha và beta-naphthol: Phản ứng ether hóa giữa naphthol và monochloroacetic acid đạt hiệu suất khoảng 80%, tạo ra alpha-naphthoxyacetic acid (nhiệt độ nóng chảy thực nghiệm 192°C) và beta-naphthoxyacetic acid (nhiệt độ nóng chảy thực nghiệm 156°C). Quá trình ester hóa với ethanol đạt hiệu suất tốt, tiếp tục chuyển hóa thành alpha-naphthoxyacetohydrazide và beta-naphthoxyacetohydrazide với hiệu suất vượt trội đạt khoảng 90%.
2. Chuyển hóa chọn lọc limonene thành dẫn xuất ketone: Phản ứng cộng gốc CCl₄ vào limonene tạo ra 14,6 mL 9-trichloromethyllimonene ở nhiệt độ sôi 178-186°C dưới áp suất 26 mmHg. Quá trình thủy phân trong môi trường kiềm KOH kết hợp dung môi ethylene glycol đun hồi lưu suốt 15 giờ đã chuyển hóa thành công 7 g dẫn xuất halogen thành 1,7 mL 4-acetyl-1-methylcyclohex-1-ene tinh khiết. Dẫn xuất này được kiểm chứng qua phản ứng tạo kết tủa màu đỏ với 2,4-dinitrophenylhydrazine có nhiệt độ nóng chảy chính xác 142°C.
3. Tổng hợp thành công base Schiff mới: Ngưng tụ 4-acetyl-1-methylcyclohex-1-ene với alpha-naphthoxyacetohydrazide tạo thành tinh thể bột màu trắng N'-(1-(4-methylcyclohex-3-enyl)ethylidene)-2-(alpha-naphthoxy)acetohydrazide với hiệu suất đạt 35% đến 40%, nhiệt độ nóng chảy đạt 128°C.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất phản ứng ngưng tụ base Schiff dừng lại ở mức 35-40% do đặc điểm lập thể của phân tử 4-acetyl-1-methylcyclohex-1-ene. Xung quanh tâm carbon carbonyl tồn tại hai nhóm đẩy electron (hiệu ứng cảm ứng dương +I) và vòng cyclohexenyl cồng kềnh làm suy giảm mật độ điện tích dương, khiến sự tấn công nucleophile của nhóm amino gặp trở ngại không gian lớn.

Dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân ¹H-NMR khẳng định cấu trúc của base Schiff: mũi tín hiệu proton của nhóm NH xuất hiện ở vùng trường rất yếu tại độ dịch chuyển hóa học delta = 10,50 ppm; proton olefinic trên vòng cyclohexene xuất hiện tại delta = 5,40 ppm; nhóm methyl liên kết trực tiếp với liên kết đôi C=N xuất hiện tại vùng delta = 1,89 ppm. Các dữ liệu định lượng này có thể được biểu diễn trực quan qua bảng đối chiếu độ dịch chuyển hóa học và biểu đồ tương quan dịch chuyển vân hấp thụ hồng ngoại (FTIR), trong đó dải dao động đặc trưng của liên kết C=O dịch chuyển tăng khoảng 40 cm⁻¹ khi hình thành khung azomethine. Trong cùng điều kiện thí nghiệm, beta-naphthoxyacetohydrazide chưa cho sản phẩm ngưng tụ, chứng minh sự khác biệt lớn về hiệu ứng lập thể giữa vị trí alpha và beta trên khung naphthalene.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm và các trở ngại cơ chế đã làm sáng tỏ, luận văn đề xuất 4 định hướng giải pháp cụ thể:

1. Ứng dụng hệ xúc tác acid yếu chuyên biệt: Áp dụng xúc tác acid 4-methylbenzenesulfonic hoặc hệ đệm acetate để cố định pH phản ứng ở mức 4,5. Mục tiêu nâng cao hiệu suất ngưng tụ của dẫn xuất alpha lên trên 65% và tổng hợp thành công dẫn xuất của beta-naphthoxyacetohydrazide trong vòng 6 tháng nghiên cứu tiếp theo do các nhóm nghiên cứu tổng hợp hữu cơ thực hiện.
2. Nâng cấp công nghệ tách nước đẳng phí: Triển khai hệ thống bẫy dung môi sử dụng hỗn hợp ba cấu tử gồm 7,5% nước, 18,5% ethanol và 74% benzene (hoặc toluene cải tiến) nhằm loại bỏ nước liên tục khỏi cân bằng phản ứng, đẩy hiệu suất ester hóa lên trên 83% trong giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu.
3. Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro: Chuyển giao sản phẩm base Schiff đã tổng hợp cho các viện nghiên cứu nông dược để thử nghiệm hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn trên 7 chủng vi sinh vật tiêu chuẩn (như Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus) và khảo sát hoạt tính kích thích sinh trưởng thực vật tương tự auxin trong khung thời gian 9 đến 12 tháng.
4. Xanh hóa quy trình chức hóa monoterpene: Thay thế dung môi carbon tetrachloride bằng các tác nhân halogen hóa thân thiện với môi trường hơn, kết hợp áp dụng kỹ thuật vi sóng hoặc siêu âm để rút ngắn thời gian phản ứng từ 24 giờ xuống dưới 2 giờ, do các kỹ sư hóa học công nghiệp chủ trì thử nghiệm trong 18 tháng tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng:

• Học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Hóa Hữu cơ: Tiếp cận quy trình tổng hợp hữu cơ đa bước từ hợp chất thiên nhiên, nắm vững kỹ thuật phân tích phổ nghiệm FTIR và ¹H-NMR để giải đoán cấu trúc các phân tử dị vòng phức tạp.
• Nhà nghiên cứu lĩnh vực Hóa Dược và Nông dược: Khai thác khung cấu trúc base Schiff chứa khung terpene và nhân naphthoxy làm hợp chất dẫn đường để phát triển các loại thuốc diệt khuẩn, trừ sâu sinh học hoặc chất điều hòa sinh trưởng cây trồng.
• Doanh nghiệp chế biến tinh dầu và nông sản: Ứng dụng các cơ sở dữ liệu về hàm lượng limonene để xây dựng phương án tinh chế sâu phế phẩm vỏ cam, chanh, bưởi, gia tăng chuỗi giá trị từ tinh dầu thô sang hóa chất tinh khiết có giá trị thương phẩm cao.
• Kỹ sư công nghệ hóa chất và hương liệu: Tham khảo các phản ứng chuyển hóa limonene thành các hợp chất có mùi thơm đặc trưng như carvone, carveol hoặc các ester terpene ứng dụng trong mỹ phẩm và thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

Limonene chiếm tỷ lệ bao nhiêu trong tinh dầu vỏ các loài cây có múi?

Hàm lượng limonene phụ thuộc vào loài và phương pháp trích ly. Trong tinh dầu vỏ cam, d-limonene chiếm tỷ lệ cao nhất từ 91% đến 96,8%. Tinh dầu vỏ bưởi chứa khoảng 67,5% đến 95,4% limonene, trong khi ở vỏ chanh tỷ lệ này dao động từ 36% đến 82%.

Tại sao phản ứng ngưng tụ tạo base Schiff từ limonene đạt hiệu suất dưới 50%?

Hiệu suất phản ứng đạt 35% đến 40% do phân tử ketone trung gian có hai nhóm alkyl đẩy electron (+I) làm giảm điện tích dương trên carbon carbonyl. Đồng thời, cấu trúc không gian cồng kềnh của vòng cyclohexenyl gây cản trở tác nhân nucleophile hydrazide tiếp cận.

Vai trò của việc nạp benzoyl peroxide làm 4 lần trong phản ứng tạo dẫn xuất chlor là gì?

Benzoyl peroxide là chất khơi mào gốc tự do kém bền nhiệt và dễ bị phân hủy trong quá trình đun sôi suốt 24 giờ. Việc chia nhỏ 2,2 g xúc tác làm 4 lần giúp duy trì liên tục nồng độ gốc tự do trong dung dịch, đảm bảo phản ứng cộng gốc CCl₄ diễn ra triệt để.

Phổ hồng ngoại giúp phân biệt acid, ester và hydrazide của naphthoxyacetic như thế nào?

Dẫn xuất acid thể hiện vùng hấp thụ OH liên kết hydro rất rộng từ 3300 đến 2250 cm⁻¹. Khi chuyển sang ester, vùng OH biến mất và mũi C=O dịch chuyển lên tần số 1756-1763 cm⁻¹. Chuyển sang hydrazide, phổ xuất hiện vân đôi đặc trưng của NH-NH₂ tại 3329-3200 cm⁻¹.

Hợp chất base Schiff từ limonene có tiềm năng ứng dụng thực tế nào lớn nhất?

Hợp chất này kết hợp khung monoterpene kháng khuẩn và nhóm naphthoxy có hoạt tính kích thích sinh trưởng thực vật. Tiềm năng lớn nhất là phát triển thành các chế phẩm nông dược thế hệ mới giúp ức chế nấm bệnh hại cây trồng và điều hòa quá trình phát triển tế bào thực vật.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng hoàn chỉnh chuỗi quy trình tổng hợp 7 hợp chất hữu cơ đi từ naphthol và monoterpene limonene tự nhiên.
• Chức hóa thành công nối đôi ngoại vòng của limonene để điều chế dẫn xuất ketone trung gian 4-acetyl-1-methylcyclohex-1-ene với độ tinh khiết cao.
• Lần đầu tiên tổng hợp và công bố cấu trúc của base Schiff mới N'-(1-(4-methylcyclohex-3-enyl)ethylidene)-2-(alpha-naphthoxy)acetohydrazide nóng chảy ở 128°C.
• Xác lập đầy đủ dữ liệu phổ nghiệm FTIR và ¹H-NMR, giải thích rõ các tương tác cộng hưởng spin-spin và hiệu ứng dịch chuyển hóa học của phân tử.
• Mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tận dụng phế phụ phẩm tinh dầu vỏ cam chanh thành các hợp chất có hoạt tính sinh học giá trị cao.

Đóng góp lớn nhất của công trình là làm sáng tỏ cơ chế phản ứng và cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn mực cho hướng tổng hợp dẫn xuất terpene. Lộ trình nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất với hệ xúc tác acid yếu và sàng lọc hoạt tính sinh học chi tiết trong vòng 12 tháng tới. Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp hóa chất có thể khai thác ngay quy trình thực nghiệm này để phát triển các sản phẩm dẫn xuất có giá trị kinh tế vượt trội.

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.