Luận Văn Tốt Nghiệp Cử Nhân Hóa Học Chuyên Ngành Hóa Hữu Cơ

Luận văn tốt nghiệp hóa học nghiên cứu tốt nghiệp hóa học tổng hợp một số thymyloxy axeto hydrazit, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất biện pháp cải tiến thực tế.

• Tác giả: Trần Thị Thu Hiền
• Người hướng dẫn: Th.s Nguyễn Tiến Công
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học Chuyên Ngành Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Luận Văn Tốt Nghiệp Cử Nhân Hóa Học Chuyên Ngành Hóa Hữu Cơ
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ THYMOL
• 1.1. Tên gọi Thymol theo danh pháp IUPAC
• 1.2. Cấu tạo
• 1.3. Nguồn gốc thiên nhiên
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT VẬT LÝ
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
• 3.1. Phản ứng thế nguyên tử Hydro của nhóm Hydroxy
• 3.1.1. Phản ứng tạo muối Thymolat
• 3.1.2. Phản ứng tạo ete
• 3.1.3. Phản ứng tạo este (este hữu cơ)
• 3.2. Phản ứng thế nhóm Hydroxy
• 3.3. Phản ứng thế bởi Halogen
• 3.4. Phản ứng thế bởi Xianua
• 3.5. Phản ứng của nhân thơm
• 3.5.1. Phản ứng cộng Hydrogen hoá
• 3.5.2. Phản ứng halogen hoá
• 3.5.3. Phản ứng nitroso hoá
• 3.6. Phản ứng Ankyl hoá
• 4. CHƯƠNG 4: ĐIỀU CHẾ
• 5. CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Luận Văn Tốt Nghiệp Hóa Học Hữu Cơ

Luận văn tốt nghiệp cử nhân hóa học chuyên ngành hóa hữu cơ là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo. Nó không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn phát triển kỹ năng thực hành. Đề tài này thường tập trung vào việc nghiên cứu các hợp chất hữu cơ, phương pháp tổng hợp và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.

1.1. Đề Tài Luận Văn Hóa Học Hữu Cơ

Đề tài luận văn hóa học hữu cơ thường bao gồm các nghiên cứu về cấu trúc, tính chất và phản ứng của các hợp chất hữu cơ. Sinh viên cần lựa chọn đề tài phù hợp với sở thích và xu hướng nghiên cứu hiện tại.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Luận Văn Trong Đào Tạo

Luận văn không chỉ là yêu cầu tốt nghiệp mà còn là cơ hội để sinh viên thể hiện khả năng nghiên cứu và tư duy độc lập. Nó giúp sinh viên chuẩn bị cho công việc trong ngành hóa học hoặc các lĩnh vực liên quan.

II. Những Thách Thức Khi Viết Luận Văn Tốt Nghiệp

Viết luận văn tốt nghiệp cử nhân hóa học chuyên ngành hóa hữu cơ không phải là điều dễ dàng. Sinh viên thường gặp phải nhiều thách thức trong quá trình nghiên cứu và viết luận văn. Những thách thức này có thể bao gồm việc tìm kiếm tài liệu, thiết kế thí nghiệm và phân tích dữ liệu.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Tìm Kiếm Tài Liệu

Việc tìm kiếm tài liệu nghiên cứu phù hợp là một trong những thách thức lớn nhất. Sinh viên cần phải biết cách sử dụng các cơ sở dữ liệu và thư viện để tìm kiếm thông tin chính xác và đáng tin cậy.

2.2. Thiết Kế Thí Nghiệm Hiệu Quả

Thiết kế thí nghiệm là một phần quan trọng trong nghiên cứu hóa học. Sinh viên cần phải có kiến thức vững về các phương pháp thí nghiệm để đảm bảo kết quả thu được là chính xác và có thể tái lập.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Trong Luận Văn Hóa Học Hữu Cơ

Phương pháp nghiên cứu là yếu tố quyết định đến chất lượng của luận văn tốt nghiệp. Các phương pháp này bao gồm tổng hợp hóa học, phân tích hóa học và nghiên cứu tính chất của các hợp chất hữu cơ.

3.1. Tổng Hợp Hóa Học Các Hợp Chất Hữu Cơ

Tổng hợp hóa học là quá trình tạo ra các hợp chất hữu cơ mới từ các nguyên liệu ban đầu. Sinh viên cần nắm vững các phương pháp tổng hợp để có thể thực hiện thành công các thí nghiệm.

3.2. Phân Tích Tính Chất Hóa Học

Phân tích tính chất hóa học của các hợp chất hữu cơ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất của chúng. Các phương pháp phân tích như phổ hồng ngoại, NMR và sắc ký thường được sử dụng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Hóa Học Hữu Cơ

Nghiên cứu hóa học hữu cơ có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống. Các hợp chất hữu cơ được sử dụng trong ngành dược phẩm, thực phẩm, và nhiều lĩnh vực khác. Luận văn tốt nghiệp có thể đề cập đến các ứng dụng cụ thể của các hợp chất đã nghiên cứu.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Dược Phẩm

Nhiều hợp chất hữu cơ được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh. Nghiên cứu về các hợp chất này có thể giúp phát triển các loại thuốc mới hiệu quả hơn.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Thực Phẩm

Hóa học hữu cơ cũng đóng vai trò quan trọng trong ngành thực phẩm, từ việc tạo ra hương liệu đến bảo quản thực phẩm. Nghiên cứu về các hợp chất này có thể giúp cải thiện chất lượng thực phẩm.

V. Kết Luận Về Luận Văn Tốt Nghiệp Hóa Học Hữu Cơ

Luận văn tốt nghiệp cử nhân hóa học chuyên ngành hóa hữu cơ là một bước quan trọng trong sự nghiệp học tập của sinh viên. Nó không chỉ giúp sinh viên củng cố kiến thức mà còn phát triển kỹ năng nghiên cứu và tư duy phản biện.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Hóa Học Hữu Cơ

Nghiên cứu hóa học hữu cơ sẽ tiếp tục phát triển và đóng góp vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Sinh viên cần theo dõi các xu hướng mới trong nghiên cứu để có thể áp dụng vào thực tiễn.

5.2. Lời Khuyên Cho Sinh Viên Viết Luận Văn

Sinh viên nên lên kế hoạch rõ ràng cho quá trình viết luận văn. Việc tham khảo ý kiến từ giảng viên và các chuyên gia trong lĩnh vực sẽ giúp nâng cao chất lượng luận văn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên thực vật vô cùng phong phú với khoảng 657 loài cây chứa tinh dầu tự nhiên. Trong số đó, thymol là một hợp chất phenol tự nhiên có giá trị sinh học đặc biệt cao, chiếm tỷ lệ từ 68,3% đến 70% trong tinh dầu cây men rượu và khoảng 22,3% trong hoa quýt. Trên thế giới, một số loài thực vật như Plectranthus Tenuiflorus tại khu vực Trung Đông ghi nhận hàm lượng thymol đạt tới 85,3%. Dù thymol có hoạt tính sát trùng mạnh mẽ với hệ số sát trùng phenol đạt mức 28 và độc tính thấp hơn phenol, việc ứng dụng trực tiếp hợp chất này trong y dược và nông nghiệp vẫn gặp rào cản lớn do độ tan trong nước ở 20 độ C chỉ đạt 0,09 gam trên 100 gam dung môi.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là tìm kiếm giải pháp chuyển hóa hóa học cấu trúc của thymol nhằm tạo ra các dẫn xuất mới có tính năng sinh học vượt trội và khả năng ứng dụng đa dạng hơn. Đề tài xác định mục tiêu cụ thể là bán tổng hợp thành công axit thymyloxyaxetic, este etyl thymyloxyaxetat, 2-thymyloxyaxeto hydrazit cùng 4 dẫn xuất hydrazit thế dạng bazơ Schiff.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trong giai đoạn từ năm 2001 đến năm 2005 tại Thành phố Hồ Chí Minh. Giá trị khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc thiết lập quy trình tổng hợp tối ưu, ghi nhận hiệu suất chuyển hóa đạt tới 80,2% ở giai đoạn tạo hydrazit và 71,4% ở giai đoạn tạo bazơ Schiff. Kết quả này tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển các hợp chất kháng khuẩn, ức chế vi khuẩn đường ruột và điều hòa sinh trưởng thực vật từ nguồn tinh dầu trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phản ứng thế ái nhân và phản ứng cộng - tách nhóm cacbonyl trong hóa học hữu cơ hiện đại:

• Cơ chế thế ái nhân lưỡng phân tử (phản ứng Williamson): Quá trình O-ankyl hóa nhóm hydroxy của phenol với dẫn xuất halogen mạch thẳng trong môi trường kiềm loãng, giải thích sự hình thành liên kết ete.
• Cơ chế thế acyl ái nhân lưỡng phân tử (Ac-A2): Quá trình phân cắt liên kết acyl - oxy trong phản ứng este hóa giữa axit cacboxylic và ancol etylic với sự có mặt của xúc tác axit vô cơ.
• Cơ chế cộng ái nhân vào nhóm cacbonyl (AN-CO): Quá trình ngưng tụ giữa nhóm amin bậc một của hydrazit và hợp chất cacbonyl tạo liên kết azomethin đặc trưng cho bazơ Schiff.

Mô hình nghiên cứu vận hành theo chuỗi chuyển hóa 4 bước liên hoàn: Thymol chuyển hóa thành axit thymyloxyaxetic, tiếp tục este hóa thành etyl thymyloxyaxetat, sau đó phản ứng với hydrazin hydrat tạo 2-thymyloxyaxeto hydrazit và cuối cùng ngưng tụ với các anđehit hoặc xeton thơm để thu nhận các hydrazit thế. Các khái niệm cốt lõi bao gồm: tác nhân ái nhân lưỡng tâm (anion thymolat), liên kết hydro liên phân tử và độ dịch chuyển phổ hồng ngoại đặc trưng của nhóm chức.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ quá trình tổng hợp hóa học sử dụng thymol độ tinh khiết 99% (tỷ trọng d25 = 0,9690, chỉ số khúc xạ n20 = 1,5227). Cỡ mẫu thực nghiệm trong các mẻ phản ứng được định lượng chính xác ở quy mô phòng thí nghiệm từ 0,40 gam đến 15,00 gam hoạt chất, sử dụng 14,18 gam axit monocloaxetic và 7,00 ml hydrazin hydrat nồng độ 50%. Phương pháp chọn mẫu hóa chất dựa trên tính toán tỷ lệ mol tối ưu, điển hình là tỷ lệ mol 1,5:1 giữa axit monocloaxetic và thymol để bù đắp lượng tác chất bị tiêu hao do phản ứng phụ.

Phương pháp phân tích cấu trúc bao gồm đo điểm nóng chảy bằng ống Thiele sử dụng chất truyền nhiệt glyxerin và quang phổ hồng ngoại (IR) trong dải sóng từ 400 cm-1 đến 4000 cm-1. Lý do lựa chọn quang phổ hồng ngoại là vì phương pháp này cho phép nhận diện nhanh chóng, chính xác sự xuất hiện hoặc biến mất của các nhóm chức dao động hóa trị như liên kết C=O, N-H và O-H mà không làm phá hủy mẫu chất tinh khiết. Toàn bộ tiến trình thực nghiệm được chuẩn hóa qua các mốc thời gian phản ứng từ 1,5 giờ đến 8,0 giờ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Công trình đã tổng hợp thành công 7 hợp chất hữu cơ có độ tinh khiết cao với các thông số vật lý và hiệu suất cụ thể:

• Tổng hợp axit thymyloxyaxetic: Thu được tinh thể hình kim không màu, nhiệt độ nóng chảy xác định từ 151 độ C đến 153 độ C, hiệu suất phản ứng đạt 57,3%.
• Tổng hợp este etyl thymyloxyaxetat: Thu được chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt, nhiệt độ sôi đạt 158 độ C đến 160 độ C ở áp suất 23 mmHg, hiệu suất đạt 40,46%.
• Tổng hợp 2-thymyloxyaxeto hydrazit: Thu được tinh thể hình kim không màu, nhiệt độ nóng chảy từ 98 độ C đến 100 độ C, hiệu suất đạt mức vượt trội 80,2%.
• Tổng hợp 4 dẫn xuất hydrazit thế: Dẫn xuất với furfural đạt hiệu suất 71,4% (nhiệt độ nóng chảy 158 - 159 độ C); dẫn xuất với 2-nitrobenzandehit đạt hiệu suất 55,2% (nhiệt độ nóng chảy 188 - 190 độ C); dẫn xuất với axetophenon có nhiệt độ nóng chảy 212 - 214 độ C; dẫn xuất với anđehit perilic đạt hiệu suất 46,0% (nhiệt độ nóng chảy 114 độ C).

Thảo luận kết quả

Trong phản ứng ete hóa tổng hợp axit thymyloxyaxetic, việc sử dụng bazơ KOH thay thế NaOH giúp tăng mạnh độ phân ly của ion thymolat do ion K+ có bán kính lớn hơn, làm giảm mật độ điện tích và thúc đẩy phản ứng thế ái nhân tại vị trí nguyên tử oxy (O-ankyl hóa) trong dung môi nước phân cực.

Đối với phản ứng este hóa, hiệu suất đạt 40,46% phản ánh đúng bản chất cân bằng thuận nghịch của phản ứng este hóa Fischer (giới hạn lý thuyết thông thường không vượt quá 66,66%). Hiệu suất phản ứng tạo hydrazit đạt mức cao 80,2% nhờ giải pháp kỹ thuật chia nhỏ lượng hydrazin hydrat thêm vào từng đợt, hạn chế môi trường kiềm quá mạnh gây thủy phân este.

Phổ hồng ngoại ghi nhận các bước chuyển dịch rõ rệt: pic cacbonyl (C=O) chuyển từ 1738,2 cm-1 ở axit lên 1762,7 cm-1 ở este, sau đó giảm xuống 1672,07 cm-1 ở hydrazit. Nhóm amin (-NH2) xuất hiện với đỉnh dao động hóa trị mạnh tại 3317,76 cm-1. Toàn bộ chuỗi dữ liệu thực nghiệm này có thể được biểu diễn trực quan qua bảng tổng hợp so sánh các dải hấp thụ quang phổ hồng ngoại và biểu đồ cột thể hiện mối tương quan giữa thời gian phản ứng (1,5 đến 6,0 giờ) với hiệu suất chuyển hóa sản phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

• Tối ưu hóa điều kiện phản ứng este hóa Fischer: Ứng dụng hệ xúc tác axit rắn hoặc sử dụng bẫy tách nước liên tục Dean-Stark nhằm nâng hiệu suất este hóa từ 40,46% lên trên 75% trong thời gian 6 đến 9 tháng tới, do các nhóm nghiên cứu tổng hợp hữu cơ thực hiện.
• Thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro và in vivo: Đo lường nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của các hydrazit thế đối với chủng vi khuẩn Salmonella và nấm Candida albicans, hoàn thành trong lộ trình 12 tháng bởi các phòng thí nghiệm vi sinh y dược.
• Chuẩn hóa quy trình công nghệ xanh: Thay thế các dung môi hữu cơ dễ bay hơi bằng dung môi thân thiện môi trường, mục tiêu giảm 80% phát thải dung môi trong vòng 18 tháng, do các trung tâm nghiên cứu hóa dược phụ trách.
• Khảo nghiệm hoạt tính điều hòa sinh trưởng cây trồng: Triển khai thử nghiệm diện hẹp trên tối thiểu 3 mô hình cây trồng nông nghiệp nhằm đánh giá hiệu lực kích thích sinh trưởng trong khung thời gian 24 tháng, do các viện nông nghiệp phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Hóa hữu cơ, Hóa dược: Sử dụng tài liệu như một cẩm nang thực nghiệm chi tiết về cơ chế phản ứng thế ái nhân và kỹ thuật phân tích phổ IR cho các mẫu từ 0,40 gam đến 15,00 gam.
• Các nhà nghiên cứu dược liệu và hợp chất tự nhiên: Khai thác quy trình bán tổng hợp để nâng cao giá trị sử dụng cho hơn 657 nguồn tinh dầu tự nhiên tại Việt Nam.
• Chuyên viên nghiên cứu và phát triển (R&D) ngành nông dược: Tham khảo cấu trúc khung phân tử hydrazit thế để thiết kế các hoạt chất bảo vệ thực vật và diệt trừ nấm bệnh an toàn sinh học.
• Kỹ sư phân tích cấu trúc hóa học: Vận dụng bộ dữ liệu phổ hồng ngoại với hơn 10 dải tần số hấp thụ chuẩn để làm tài liệu đối chiếu trong kiểm nghiệm hợp chất hữu cơ.

Câu hỏi thường gặp

• Thymol có những đặc tính tự nhiên nổi bật nào để lựa chọn làm nguyên liệu ban đầu? Thymol là monoterpen phenol có trong tự nhiên với độ tinh khiết thương mại đạt 99%. Hợp chất này có hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn rất mạnh với hệ số diệt khuẩn phenol đạt mức 28, cao hơn nhiều so với phenol đơn giản nhưng ít độc hơn, tạo nền tảng vững chắc để phát triển dược chất mới.

• Vì sao phản ứng tổng hợp axit thymyloxyaxetic lại ưu tiên dùng KOH thay vì NaOH? Cation K+ có bán kính ion lớn hơn Na+, làm giảm lực liên kết tĩnh điện với anion oxy. Điều này giúp ion thymolat phân ly tự do hơn trong môi trường nước, làm tăng tính ái nhân và nâng hiệu suất phản ứng O-ankyl hóa lên mức 57,3%, đồng thời ức chế phản ứng C-ankyl hóa không mong muốn.

• Dấu hiệu quang phổ hồng ngoại nào khẳng định phản ứng tạo thành 2-thymyloxyaxeto hydrazit đã xảy ra? Phổ IR ghi nhận sự xuất hiện của dải hấp thụ dao động hóa trị nhóm -NH2 tại tần số 3317,76 cm-1 và nhóm -NH trong khoảng 3180 - 3250 cm-1. Đồng thời, tần số dao động của liên kết C=O giảm từ 1762,7 cm-1 ở este xuống còn 1672,07 cm-1 do hiệu ứng liên hợp với nguyên tử nitơ.

• Yếu tố nào quyết định sự chênh lệch nhiệt độ nóng chảy giữa các dẫn xuất hydrazit thế? Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào khối lượng phân tử và độ bền liên kết hydro liên phân tử. Dẫn xuất với axetophenon có cấu trúc mạng tinh thể bền vững nhất nên nóng chảy ở 212 - 214 độ C, trong khi dẫn xuất chứa vòng béo của anđehit perilic có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là 114 độ C.

• Các hydrazit thế từ thymol có tiềm năng ứng dụng thực tế nào lớn nhất? Tiềm năng lớn nhất là làm tiền chất để đóng vòng tạo các dị vòng sinh học như 1,3,4-oxadiazol hoặc triazol có hoạt tính diệt khuẩn Salmonella gây ngộ độc thực phẩm. Ngoài ra, các hợp chất này còn thể hiện khả năng điều hòa sinh trưởng cây trồng và chống sâu bệnh hại nông nghiệp hiệu quả.

Kết luận

• Tổng hợp thành công 7 hợp chất dẫn xuất mới từ nguồn thymol tự nhiên với hiệu suất dao động từ 40,46% đến 80,2%.
• Xác thực hoàn toàn cấu trúc hóa học của các sản phẩm thông qua điểm nóng chảy chuẩn xác và hệ thống dữ liệu phổ hồng ngoại IR đặc trưng.
• Làm sáng tỏ quy luật tương tác giữa cấu trúc phân tử, ảnh hưởng của dung môi phân cực và độ bền liên kết hydro liên phân tử.
• Đặt nền móng kỹ thuật vững chắc cho định hướng nâng cao giá trị kinh tế của nguồn tinh dầu thực vật tại Việt Nam.
• Cung cấp chuỗi dẫn xuất tiềm năng phục vụ sàng lọc hoạt tính kháng khuẩn và chế phẩm nông dược sinh học thế hệ mới.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng thử nghiệm dược lý trên động vật và khảo sát độ ổn định sinh học trong vòng 12 đến 24 tháng tới. Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp hóa dược nên đẩy mạnh hợp tác đầu tư để sớm hoàn thiện quy trình sản xuất thử nghiệm ở quy mô pilot.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: GIỚI THIEU VE THYMOL L1 Tên gọi Thymol theo danh pháp IUPAC là 2 — isopropyl — 5 — metyl phenol. Ngoài ra người ta còn gọi Thymol bằng một số tên khác như: 5 — metyl — 2 —(1 — metyletyl) phenol; 6 — isopropyl — m — cresol; 3 — hydroxy — p — cymen; 4 — isopropyl = 3 = hydroxy — toluen; axit thymic. Theo một số tài liệu tiếng Việt, Thymol còn gọi là Tymol hay Timol hay Thimol [5, 6]. Công thức phân tử: C¡;ạH,/O Công thức cấu tạo: 1.2 Cấu tạo Trong phân tử Thymol có một nhóm Hydroxy liên kết trực tiếp với cacbon của nhân thơm nên Thymol là một hợp chất thom dang Phenol.

Mặt khác, trong phân tử Thymol còn có các nhóm thế Ankyl no: một nhóm thế metyl - CH; ở vị trí Cacbon thứ 5 và một nhóm isopropyl - CH(CHs), ở vị trí Cacbon thứ 2. Vì vậy, giữa nhân thơm và các nhóm thế sẽ có sự ảnh hưởng tác động lẫn nhau. * Ảnh hưởng của nhân thơm đến nhóm thé hydroxy: Cặp electron p tự do trên nguyên tử oxy bị kéo về phía nhân thơm làm cho liên kết O - H phân SVTH: Trần Thị Thu Hiền 8 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Tiến Công cực mạnh về phía oxy, proton của nhóm hydroxy rất dễ bị tách ra và Thymol có tính axít yếu. + Ảnh hưởng của các nhóm thế đến nhân thơm: Các nhóm thế hydroxy, metyl và isopropyl với các hiệu ứng liên hợp p — x, hiệu ứng cảm ứng + I đã tác động đến nhân thơm làm cho mật độ electron trong nhân thơm tăng lên do đó phần nhân thơm của Thymol rất dễ bj tắn công bởi các tác nhân Electrophin và các chất oxy hoá.

Nhóm thé hydroxy của Thymoi có tác dụng định hướng vị trí thế là ortho và para.3 Nguồn gốc thiên nhiên Thymol được Caspa Newman phát hiện năm 1719 trong dầu xạ hương. Thymol là một trong những thành phần chính trong tỉnh dầu của các chỉ: Thymus, Canila, Mentha, Origanum thuộc họ Hoa Môi (Lamiaceal). % Ở Việt Nam: Hàm lượng Thymol nhiều nhất trong cây men rượu (68,3 — 70%), cây quýt (trong hoa quýt 22,3%). % Ở nước ngoài: Tinh dầu các loài cây chứa Thymol với hàm lượng cao như: e Plectranthus Tenuiflorus ở Saudi Arabia chứa 85,3% Thymol [13].

e Thymus Kotschyanus ở Iran chứa 38% Thymol [15]. e Thymus Caespititius chứa 44 - 50% Thymol [16]. SVTH: Trần Thị Thu Hiền ` Luận via tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Tiến Công Chương II: TÍNH CHÁT VẬT LÝ Thymol là một dang phenol kết tinh có trong tự nhiên, Thymol tồn tại ở dạng tinh thé trong suốt, không màu, có mùi đặc trưng, có vị khó chịu. Thymol độc hại nếu nuốt, hít hay thấm qua da, tránh tiếp xúc trực tiếp với mắt.

Tính tan: Thymol ít tan trong nước, độ hoà tan trong 100g dung môi nước ở 20°C là 0,09g, ở 100°C là 0,1 1g; còn trong rượu etylic là 125g. Thymol dễ tan trong benzen, clorofom, axit axetic, dầu parafin, tan vô hạn trong dung dịch propilen glycol. Có thé thu được Thymol từ tinh đầu bằng cách chưng cắt lôi cuốn hơi nước [2, 4]. Một số hằng số vật lý của Thymol độ tỉnh khiết 99% (GLC) d”*25= 0,9690; d”"= 0,936; d'°, =0,9257.

Chỉ số khúc xạ n? x9 =1,5227; nˆ;; =1,5204. Độ phản xạ 1,028 Tỷ dung đẳng trương (cm”) | 374,9 Sức căng bề mặt (dyne/cm) | 34,9 SVTH: Tran Thị Thu Hiển 10 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Tiến Công Chương III: TÍNH CHÁT HOÁ HỌC Do có cấu tạo đặc biệt nên Thymol sẽ có những phản ứng đặc trưng sau: a Phản ứng thế nguyên tử Hydro của nhóm Hydroxy. a_ Phản ứng thế nhóm Hydroxy. a_ Phản ứng ở nhân thơm.

a Phản ứng ở nhóm ankyl (- CH; và - CH(CH;),). 1 Phản ứng thé nguyên tử Hydro của nhóm Hydroxy 11.1 Phản ứng tạo muối Thymolat Thymol có tính axit yếu, yếu hơn cả axit cacboxylic và axit cacbonic. Thymol không làm đổi màu quỳ tím. Thymol phản ứng với kim loại kiềm thì tạo thành Thymolat.

‘OH Thymo! dé tan trong dung dịch kiềm loãng tạo thành Thymolat. + NaOH ———* + H,0 O-H a Thymolat là bazơ rất mạnh, thuỷ phân cho môi trường kiềm. Khi dẫn khí cacbonđioxit vào dung dịch Thymolat ta thu được Thymol (đây là phản ứng tái tạo Thymol). SVTH: Trần Thị Thu Hiền " Luận văn tết GVHD: Ths Tika a OH Kiểm hoá rồi sau đó axit hoá cũng là một trong những giải pháp cho phép tách được Thymol ra khỏi tinh dầu.2 Phản ứng tạo ete: Ta có thé điều chế ete của Thymol theo phương pháp Williamson bằng cách cho Thymol tác dụng với Akyl halogenua(RX); điankyl sunfat (R;SO,).Phản ứng Williamson xảy ra theo cơ chế S,”.

Lúc nay anion Thymolat đóng vai trò là tác nhân Nucleophin tấn công vào cacbon mang điện dương (cacbon gắn với nhóm halogen hoặc gốc sunfat) và tách ra ion halogenua hoặc sunfat. Phản ứng anky] hoá dùng diankyl sunfat thường xảy ra với hiệu suất cao hon và nhanh hơn đối với ankyl halogenua và các phản ứng này thường dùng xúc tác bằng bazơ và đun nóng trong dung môi rượu [17]. —¬ Dựa vào phản ứng Williamson, người ta đã tổng hợp được nhiều hợp chất có nhiều ứng dụng trong đời sống như thuốc diệt sâu bọ phá hoại mùa mang [17]. SVTH: Trầa Thị Thu Hiền 12 n vẫn tất GVHD: Th.s Tiên oun n=1,2 Ngoài ra khi đun Thymol với CICN(CH;); trong dung môi CH;Cl; khoảng 1,5 giờ người ta [18] được c- + rons en + 2HCI 2 Phản ứng ete hoá giữa Thymmol với axit monocloroaxetic theo cơ chế Su”.

Người ta thường thực hiện phản ứng này trong môi trường kiểm tạo ra muối của axit Thymyloxy axetic sau đó trung hoa bằng axit clohydric (1:1). Từ axit, ta thực hiện tiếp phan ứng este hoá trong môi trường axit tạo ra este Thymyloxy axetat, tiếp tục chuyển este thành hydrazit thông qua phản ứng với hydrazin sau đó đem hydrazit ngưng tụ với các anđehit RCHO cho ra Bazơ Schiff. Cuối cùng đóng vòng các Bazo Schiff bằng HOOC - CH(SH)CH;COOH SVTH: Trằa Thị Thu Hite 13 văn tết GVHD: Th.s N Tiến tạo ra 2 — aryl - 3 — (2 - isopropyl - 5 - metyÌ] phenoxy axetyl amino) — 5 — cacboxylmetyl — 4 — Thiazolidino. Đây là thuốc chống lại vi khuẩn gây ngộ độc thức ăn (vi khuẩn Salmonella) và chống lại vi khuẩn Gram âm, Gram dương.

Các sản phẩm như axit Thymyloxy axetic, este Etylthymyloxy axetat, hydrazit và các hydrazit thế đều có hoạt tính điều hoà sinh trưởng thực vật [19]. 1) + C-CHạCOONa - 2 NaC! ;COOH + C;HạOH + NH>NH; =" O-CH;COO-C,H, ~ C2HsOH NH, R = C,.H,— OCH; ' CsH,— NO; , CsH4— N(CH;);, .e Ngoài ra, chuyển Thymol sang Thymol glycidyl ete sau đó cho phản ứng tiếp với R — NHR; tạo ra 2 ~ hydroxy - 3 -(Thymyloxy) propyl amin chất này có trong thành phần của thuốc chống viêm. CH;—CH—CH;——NRR!' H SVTH: Trần Thị The Hiền l4 Lưậa văn tốt nghỉ GVHD: Th.; ankyl; alyl; aminoankyl; CH;CH;OCH;; 4 - (CH;);CHC/H. NRR' = 3 - Hydroxy — | — piperidinyl.

Phản ứng tạo este (este hữu cơ) Từ Thymol ta có thé chuyển hoá trực tiếp thành este bằng các axit cacboxylic. +HO-CO-R == + HạO O-H O-CO-R Tuy nhiên thực hiện theo cách này hiệu suất rất thấp. Vì vậy, để điều chế các este của Thymol người ta thường tiến hành theo phương pháp của Scotten -Bauman nghĩa là cho Thymol phản ứng với clorua axit hoặc anhydrit axit cacboxylic trong môi trường piriđin hoặc trong kiềm nhẹ (để tránh xà phòng hoá este tạo thành). › Ẵ@ieon = + HCI O-CO-R Hay „_ +(RCO),0 = OH ou + RCOOH SVTH: Trio Thị Thu Hiền l§ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Tiến Công Theo M.Mensutkin để phản ứng este hoá giữa Thymol và axit cacboxylic đạt hiệu suất cao người ta thường tăng nhiệt độ và dùng thêm xúc tác axit như axit HCl, H2SOxas, HyPOxas.

Vai trò của axit (cụ thể là proton H’) rat quan trọng vì nó hoạt hoá nhóm cacbonyl của axit làm tăng khả năng phản ứng nhưng proton H” cũng có khả năng proton hoá nhóm hydroxy của ancol thành ROH; làm giảm hoạt tính Nucleophin của ancol tức là làm giảm hiệu suất phan ứng. Người ta thường dùng xúc tác H;SO„z¿vì ngoài cung cap proton H”, axit H;SO„„¿ còn có nhiệm vụ hút nước tạo thành sau phản ứng. Lượng axit cho vào phải được tính toán can thận. Một số este tổng hợp được dùng làm thuốc điệt sâu bọ phá hoại cây trồng (thuốc trừ sâu) [17, 33].

| TY a ;* | er oF NH. CHạ 2-isopropy!-5-methylpheny! methylcarbamate Mặt khác, sản phẩm của phản ứng este hoá giữa Thymol và 3, 4, 5 - trimethoxyphenyl có tác dụng tay trắng da, kìm hãm sự tạo thành sắc tố đen nên được dùng làm kem làm trắng da. SVTH: Trần Thị Thu Hite 16 Luậa văn tết GVHD: Th.4 Hợp chất cơ nguyên nguyên tỗ Ngoài việc thế nguyên tử H của nhóm Hydroxy để tạo thành muối Thymolat, ete và este người ta còn thực hiện phản ứng thế nguyên tử H bằng các nguyên tử P(Photpho), Si(Silic), Mg(Magie), Ti(Titan), Sb(Antimon) để tạo thành các hợp chất cơ nguyên tố có nhiều ứng dụng trong cuộc sống [34]. SVTH: Trin Thị The Hiền 17 Luận vie tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Tiến Công Dé thế nhóm Hydroxy của Thymol bằng nguyên tử halogen người ra dùng photpho halogenua như PCl:, PBrs.

+ PBrs ‘¢ —_—___——» OH Br PO, 2 Năm 1968, Adachi va Kazuo đã thực hiện phan ứng này (38).2 Phản ứng thé bởi Xianua Phan ứng giữa Thymol với Zn(CN); khi có mặt AICI; trong benzen thu được xianua, thuỷ phân xianua ta sẽ thu được andehit tỉnh thể hình kim, màu trắng nóng chảy ở 133°C. Phan ứng thé bởi Hydro Khi cho Thymol phản ứng với diphotphopentasulfua người ta, thu được p - cymen. PS; OH p-cymene SVTH: Trần Thị Thu Hiền 18 Luận văn tốcnghiệp GVHD: Ths Nguyễn Tiến Công IH.3 Phan ứng của nhân thơm 11.1 Phản ứng cộng Hydrogen hoá Thymol ở nhiệt độ 130 — 160°C dưới áp suất 2,5kg/cmỶ, cùng với sự có mặt của xúc tác như niken, bột platin hay crommit đồng (cho hiệu suất 70%) trong 5 giờ ta thu được một hỗn hợp chất lỏng bao gồm menthol và izomenthol. Lọc bỏ xúc tác, làm lạnh chất lỏng thu được ở 10°C, menthol sẽ kết tỉnh còn izomenthol vẫn ở dạng lỏng.

Izomenthol được chuyển thành menthol tinh thé bằng cách khử thành menthon rồi hydro hoá menthon ta sẽ thu được Menthol kết tinh [20]. | ] | on XỈ “OM : i “OH “on A + neoisomenthol A tisomenthol A +neomenthol + menthol Menthol điều chế từ Thymol tuy có cùng thành phần hod học với Menthol thiên nhiên nhưng độ chảy và năng suất quay cực khác nhau do có tới ít nhất là 8 đồng phân mặt khác còn có nhiều chất có cấu tạo gần giống với menthol và izomenthol rất khó loại bỏ trong quá trình tinh thể. Về mặt độc tinh, Menthol tổng hợp hơi độc hơn so với Menthol thiên nhiên.