Tổng Hợp Dẫn Xuất Flavanone và Flavonol Từ Các Dẫn Xuất 2'-Hydroxychalconoid

Khám phá các dẫn xuất flavanone và flavonol từ 2 hydroxychalconoid, cùng những ứng dụng và lợi ích trong nghiên cứu hóa học tự nhiên.

• Tác giả: Nguyễn Thị Giang Thanh
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Minh Hảo
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Tổng Hợp Các Dẫn Xuất Flavanone Và Flavonol Từ Các Dẫn Xuất 2'-Hydroxychalconoid
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• TÓM TẮT
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái quát
• 1.2. Phương pháp tổng hợp chalcone
• 1.2.1. Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác acid/base có dung môi
• 1.2.2. Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét phi dung môi
• 1.2.3. Phương pháp tổng hợp flavonol
• 1.2.4. Phương pháp tổng hợp flavanone
• 1.2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.2.5.1. Phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy
• 1.2.5.2. Phương pháp phổ
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Thiết bị và dụng cụ
• 2.3. Phương pháp tổng hợp
• 2.3.1. Tổng hợp các hợp chất chalcone
• 2.3.2. Tổng hợp các hợp chất flavonol
• 2.3.3. Tổng hợp các hợp chất flavanone
• 2.4. Phương pháp cô lập và tinh sạch sản phẩm
• 2.5. Phương pháp kiểm tra độ tinh sạch của sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả tổng hợp các 2'-hydroxychalconoid
• 3.1.1. Kết quả tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one
• 3.1.2. Kết quả tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one
• 3.1.3. Kết quả tổng hợp (E)-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one
• 3.2. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất flavonol và flavanone
• 3.2.1. Kết quả tổng hợp hợp chất GT02
• 3.2.2. Kết quả tổng hợp hợp chất GT03
• 3.2.3. Kết quả tổng hợp hợp chất GT04
• 3.2.4. Kết quả tổng hợp hợp chất GT05
• 3.2.5. Kết quả tổng hợp hợp chất GT06
• 3.3. Cơ chế tổng hợp
• 3.3.1. Cơ chế tổng hợp các 2'-hydroxychalconoid
• 3.3.2. Cơ chế tổng hợp các flavonol
• 3.3.3. Cơ chế tổng hợp các flavanone
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Dẫn Xuất Flavanone và Flavonol Từ 2 Hydroxychalconoid

Flavanone và flavonol là hai phân nhóm quan trọng trong họ flavonoid, nổi bật với nhiều hoạt tính sinh học. Chúng có mặt trong nhiều loại thực vật và được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực dược liệu. Việc tổng hợp các dẫn xuất này từ 2'-hydroxychalconoid không chỉ giúp làm giàu nguồn nguyên liệu mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong y học. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các phương pháp tổng hợp và ứng dụng của flavanone và flavonol.

1.1. Khái Niệm Về Flavanone và Flavonol

Flavanone và flavonol là các hợp chất có cấu trúc hóa học đặc trưng, với flavanone không chứa liên kết đôi ở vị trí C2 và C3, trong khi flavonol có nhóm hydroxyl tại vị trí carbon 3. Cả hai đều có vai trò quan trọng trong việc chống lại các bệnh lý như ung thư và viêm nhiễm.

1.2. Tầm Quan Trọng Của 2 Hydroxychalconoid

2'-Hydroxychalconoid là tiền chất quan trọng trong tổng hợp flavanone và flavonol. Chúng có khả năng tham gia vào các phản ứng hóa học để tạo ra các dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao, góp phần vào việc phát triển các liệu pháp điều trị mới.

II. Thách Thức Trong Việc Tổng Hợp Flavanone và Flavonol

Mặc dù có nhiều phương pháp tổng hợp flavanone và flavonol, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quá trình này. Các yếu tố như hiệu suất phản ứng, điều kiện phản ứng và sự hiện diện của các nhóm thế có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất cần thiết để đạt được sản phẩm mong muốn.

2.1. Vấn Đề Về Hiệu Suất Phản Ứng

Hiệu suất tổng hợp flavanone và flavonol thường không đạt yêu cầu do sự cạnh tranh giữa các phản ứng phụ. Việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và loại xúc tác là cần thiết để cải thiện hiệu suất.

2.2. Ảnh Hưởng Của Các Nhóm Thế

Các nhóm thế trên vòng thơm có thể ảnh hưởng đến tính chất hóa học và sinh học của flavanone và flavonol. Sự hiện diện của nhóm -OH hay -OCH3 có thể làm thay đổi tính chất điện tử, từ đó ảnh hưởng đến khả năng phản ứng và hiệu suất tổng hợp.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Flavanone và Flavonol Hiệu Quả

Để tổng hợp flavanone và flavonol từ 2'-hydroxychalconoid, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất. Một số phương pháp tiêu biểu sẽ được trình bày dưới đây.

3.1. Phương Pháp Ngưng Tụ Claisen Schmidt

Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt là phương pháp phổ biến để tổng hợp chalcone, từ đó tạo ra flavanone và flavonol. Phương pháp này sử dụng xúc tác acid hoặc base và có thể đạt hiệu suất cao trong điều kiện thích hợp.

3.2. Phản Ứng AFO Trong Tổng Hợp Flavonol

Phản ứng Algar-Flynn-Oyamada (AFO) là một phương pháp hiệu quả để tổng hợp flavonol từ chalcone. Phương pháp này sử dụng H2O2/NaOH làm tác nhân oxy hóa, giúp tăng cường hiệu suất tổng hợp.

3.3. Phương Pháp Đồng Phân Hóa Flavanone

Phương pháp đồng phân hóa chalcone trong sự hiện diện của xúc tác FeCl3.6H2O là một cách hiệu quả để tổng hợp flavanone. Phương pháp này cho phép tạo ra flavanone với độ tinh khiết cao và hiệu suất tốt.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Flavanone và Flavonol

Flavanone và flavonol không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong y học và công nghiệp thực phẩm. Chúng được biết đến với khả năng chống oxy hóa, kháng viêm và kháng khuẩn, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.

4.1. Ứng Dụng Trong Y Học

Flavanone và flavonol đã được chứng minh có khả năng chống lại nhiều loại bệnh, bao gồm ung thư và bệnh tim mạch. Nghiên cứu cho thấy các hợp chất này có thể giúp cải thiện sức khỏe tim mạch và giảm nguy cơ mắc bệnh.

4.2. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Thực Phẩm

Các hợp chất flavanone và flavonol được sử dụng như chất bảo quản tự nhiên trong thực phẩm. Chúng không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn cải thiện hương vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Flavanone và Flavonol

Nghiên cứu về tổng hợp flavanone và flavonol từ 2'-hydroxychalconoid đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực hóa học hữu cơ và dược liệu. Những kết quả đạt được không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có thể ứng dụng thực tiễn trong y học và công nghiệp.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu trong lĩnh vực tổng hợp flavanone và flavonol sẽ tiếp tục được mở rộng, với mục tiêu phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả hơn và khám phá thêm nhiều ứng dụng mới trong y học.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của flavanone và flavonol trong cơ thể, từ đó phát triển các sản phẩm dược phẩm mới có hiệu quả cao hơn.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Bối cảnh và thực trạng ngành dược phẩm - hóa hữu cơ

Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol tự nhiên phân bố rộng rãi trong thực vật, chiếm tỷ trọng giá trị lớn trong thị trường dược phẩm, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm toàn cầu (ước tính đạt quy mô hơn 1,35 tỷ USD vào năm 2025 với tốc độ tăng trưởng kép CAGR đạt 5,8%). Hai phân nhóm quan trọng là Flavanone (cấu trúc 2-phenylchroman-4-one) và Flavonol (3-hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one) sở hữu hoạt tính sinh học đa dạng:

• Kháng virus phổ rộng (chống virus cúm A in vitro và in vivo theo Hossain et al., 2014; hoạt tính ức chế protease của SARS-CoV-2 từ dẫn xuất Naringenin theo nghiên cứu năm 2020).
• Tiêu trừ gốc tự do ($IC_{50}$ chống oxy hóa vượt trội), kháng viêm thông qua ức chế con đường NF-$\kappa$B, kháng khuẩn và ức chế tế bào ung thư.

Tuy nhiên, việc khai thác flavanone và flavonol từ nguồn thực vật tự nhiên đối mặt với các rào cản nghiêm trọng: hàm lượng thấp (<0,01% – 0,05% khối lượng khô), phụ thuộc vào mùa vụ, quy trình chiết tách - phân lập phức tạp tiêu tốn lượng lớn dung môi độc hại và giá thành thành phẩm rất cao.

                    CẤU TRÚC KHUNG CƠ BẢN C6-C3-C6
        Flavanone                              Flavonol
      O                                      O
     // \                                   // \
  A |    | C                               A |    | C
    \   / \                                \   / \
     \ /   \ B                              \ /   \ B
      O     \___ (Vòng thơm)                 O     \___ (Vòng thơm)
             (Vị trí C2-C3 no)                     (Vị trí C2-C3 bất bão hòa; 
                                                    vị trí C3 mang nhóm -OH)

Vấn đề nghiên cứu cụ thể (Problem Statement)

Phương pháp tổng hợp hóa dược truyền thống đối mặt với 3 điểm nghẽn kỹ thuật:

1. Phản ứng quang hóa chuyển hóa chalcone thành flavanone đòi hỏi thiết bị đắt tiền (RPR-200 Photochemical Reactor) với thời gian kéo dài đến 7 ngày.
2. Các phản ứng oxy hóa tổng hợp flavonol cổ điển (như phương pháp Auwers hay Kostanecki) sử dụng tác nhân độc hại ($\text{Br}_2$, isoamyl nitrite), qua nhiều bước trung gian dẫn đến thất thoát hiệu suất toàn phần (<15%).
3. Tổng hợp chalcone mang nhóm hydroxyl phenolic tự do dễ bị khử hoạt tính hoặc tạo phức cạnh tranh nucleophile trong môi trường kiềm mạnh.

Mục tiêu đề tài (Project Objectives)

1. Tổng hợp thành công 03 tiền chất 2'-hydroxychalcone: Gồm $(E)$-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one (BT03), $(E)$-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one (MQ01) và dẫn xuất 4-hydroxy (HL01).
2. Tổng hợp 03 dẫn xuất flavonol: Ứng dụng phản ứng oxy hóa Algar-Flynn-Oyamada (AFO) cải tiến (GT02, GT03, GT06).
3. Tổng hợp 02 dẫn xuất flavanone: Ứng dụng phản ứng đồng phân hóa đóng vòng với xúc tác acid Lewis $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ (GT04, GT05).
4. Kiểm định cấu trúc và độ tinh khiết: Xác định nhiệt độ nóng chảy ($mp$), phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR $600\text{ MHz}$, $^{13}\text{C}$-NMR $150\text{ MHz}$), phổ tương quan HSQC và khối phổ LC-MSD-Trap-SL.

Giải pháp và phạm vi nghiên cứu

• Phương pháp tiếp cận: Phát triển quy trình 2 giai đoạn: (1) Tổng hợp khung chalcone trung gian qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt (dung môi EtOH/KOH hoặc phi dung môi với xúc tác đất sét Montmorillonite K10 hỗ trợ bởi vi sóng); (2) Đóng vòng chọn lọc tạo flavonol (hệ oxy hóa $\text{H}_2\text{O}_2/\text{NaOH}$) và flavanone (xúc tác $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ đun hoàn lưu).
• Phạm vi: Nghiên cứu dừng ở quy mô phòng thí nghiệm (0,2 - 5,0 mmol), đánh giá định tính, định lượng cấu trúc và cơ chế phản ứng của các nhóm thế $-\text{H}$, $-\text{OCH}_3$, $-\text{OH}$ trên vòng B.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Bảng so sánh các phương pháp tổng hợp flavanone và flavonol hiện nay:

Tiêu chí	Phương pháp Quang hóa (Sinyeue et al.)	Phương pháp Auwers / Kostanecki	Phương pháp đề tài (AFO & Lewis Acid)
Tác nhân / Xúc tác	Ánh sáng UV, $\text{SiO}_2$	$\text{Br}_2$, $\text{KOH}$, Isoamyl nitrite	$\text{H}_2\text{O}_2/\text{NaOH}$, $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$, Đất sét K10
Thời gian phản ứng	7 ngày (168 giờ)	24 - 48 giờ (nhiều giai đoạn)	1,75 - 15 giờ
Thiết bị yêu cầu	Lò quang hóa RPR-200 chuyên dụng	Bình phản ứng chịu ăn mòn cao	Khuấy từ gia nhiệt thông thường, vi sóng
Độ an toàn / Xanh	Trung bình (chiếu xạ kéo dài)	Rất kém (khí $\text{Br}_2$, muối nitrite độc)	Cao (xúc tác thân thiện môi trường, tái chế)
Hiệu suất trung bình	40 - 65%	15 - 30%	18 - 60% (tối ưu hóa quy trình)

Phân tích yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

• Must have: Sản phẩm flavanone và flavonol có độ tinh khiết cao, cấu trúc đơn nhất trên TLC, dữ liệu NMR/MS trùng khớp lý thuyết.
• Should have: Rút ngắn thời gian phản ứng xuống dưới 24h đối với đồng phân hóa, dưới 4h đối với oxy hóa AFO.
• Could have: Tối ưu hóa thu hồi và tái sử dụng xúc tác đất sét Montmorillonite K10 qua 3 chu kỳ phản ứng.
• Won't have: Thử nghiệm hoạt tính sinh học in vivo trên động vật trong phạm vi khóa luận tốt nghiệp.

Thiết kế hệ thống quy trình tổng hợp (Reaction Architecture)

[2'-Hydroxyacetophenone] + [Dẫn xuất Benzaldehyde (R: -H, -OMe, -OH)]
                           │
             ┌─────────────┴─────────────┐
             ▼                           ▼
    [Quy trình A: Dung môi]     [Quy trình B: Vi sóng]
       EtOH, KOH 20%, 24h          Montmorillonite K10, 150°C, 2h
             └─────────────┬─────────────┘
                           ▼
              [2'-Hydroxychalconoids]
              (BT03, MQ01, HL01)
                           │
             ┌─────────────┴─────────────┐
             ▼                           ▼
     [Phản ứng AFO]             [Đồng phân hóa Acid Lewis]
   H2O2 30%, NaOH 20%, EtOH        FeCl3.6H2O, EtOH, Reflux
   Nhiệt độ phòng, 1.75 - 4.5h     80°C, 15 giờ
             │                           │
             ▼                           ▼
     [Dẫn xuất FLAVONOL]         [Dẫn xuất FLAVANONE]
     (GT02, GT03, GT06)          (GT04, GT05)
             │                           │
             └─────────────┬─────────────┘
                           ▼
          [Sắc ký cột Silica gel 60 & TLC]
                           ▼
    [Kiểm định: Đo mp, NMR 600 MHz, HSQC, LC-MS]

Thông số kỹ thuật tác chất và thiết bị

• Nguyên liệu chính: 2'-Hydroxyacetophenone ($\ge 99,0%$, Acros Organics), Benzaldehyde ($\ge 99,0%$), 4-Methoxybenzaldehyde ($\ge 99,0%$), 4-Hydroxybenzaldehyde ($\ge 99,0%$).
• Xúc tác & Dung môi: Montmorillonite K10 (Aldrich, diện tích bề mặt riêng $220 - 270\text{ m}^2/\text{g}$), $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ ($\ge 99,0%$, Xilong Scientific), $\text{H}_2\text{O}_2$ 30%, $\text{NaOH}$ 20%, EtOH, DCM, $n$-Hexane, Ethyl Acetate.
• Thiết bị phân tích:
  • Hệ thống lò vi sóng: Discover 2.0 CEM (tần số 2,45 GHz, công suất tự động điều chỉnh 0 - 300W).
  • Phổ NMR: Bruker Avance III Spectrometer ($^1\text{H}$: 600 MHz, $^{13}\text{C}$: 150 MHz).
  • Khối phổ: LC-MSD-Trap-SL (chế độ ion hóa APCI/ESI).
  • Hệ thống cô quay chân không: Yamato RE 301A-W.

Phương pháp nghiên cứu và quản lý chất lượng (QA/QC)

• Phương pháp luận: Nghiên cứu thực nghiệm kết hợp đối sánh cơ chế hóa học lập thể và hiệu ứng điện tử nhóm thế.
• Kế hoạch kiểm soát rủi ro (Risk Mitigation):
  • Rủi ro phản ứng cạnh tranh của nước: pKa của nước lớn hơn KOH, lượng nước dư thừa sẽ cạnh tranh base làm giảm hiệu suất ngưng tụ Claisen-Schmidt. Giải pháp: Dùng lượng tối thiểu dung môi, kiểm soát nồng độ KOH 20%.
  • Rủi ro tạo sản phẩm phụ Aurone trong AFO: Cản trở lập thể ở vị trí 6' có thể định hướng đóng vòng tạo Aurone thay vì Flavonol. Giải pháp: Giữ nhiệt độ phòng ($25 - 30^\circ\text{C}$), kiểm soát pH trung hòa sau phản ứng bằng $\text{CH}_3\text{COOH}$ (pH 6 - 7).

---

Implementation và kết quả

Quy trình tổng hợp chi tiết (Development Process)

        CƠ CHẾ PHẢN ỨNG TỔNG HỢP VÀ ĐÓNG VÒNG ĐIỂN HÌNH

1. Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt (Tạo tiền chất Chalcone):
   2'-OH-Ar-COCH3 + Ar'-CHO --[KOH/EtOH hoặc K10/vi sóng]--> 2'-OH-Ar-COCH=CH-Ar' (Chalcone)

2. Phản ứng Algar-Flynn-Oyamada (AFO) (Tổng hợp Flavonol):
   Chalcone + H2O2 + NaOH ----> [Chalcone Epoxide / Enolate] ----> Flavonol (3-OH Flavone)

3. Phản ứng đồng phân hóa xúc tác Acid Lewis (Tổng hợp Flavanone):
   Chalcone --[FeCl3.6H2O, EtOH, Reflux 15h]--> Flavanone (2-Phenylchroman-4-one)

Giai đoạn 1: Tổng hợp 2'-hydroxychalconoid

• Tổng hợp BT03: 2'-hydroxyacetophenone ($0,446\text{ mL}, 3,7\text{ mmol}$) phản ứng với Benzaldehyde ($0,375\text{ mL}, 3,7\text{ mmol}$) trong $6\text{ mL EtOH}$ và $3,1\text{ mL KOH } 20%$. Khuấy ở nhiệt độ phòng 24h. Dập tắt phản ứng bằng $\text{HCl } 6\text{N}$ về pH 6 - 7. Chiết bằng $\text{DCM } (3 \times 15\text{ mL})$, làm khan bằng $\text{Na}_2\text{SO}_4$. Tinh chế bằng sắc ký cột với hệ dung môi $n$-Hex:EtOAc (95:5).
• Tổng hợp MQ01: Sử dụng 4-methoxybenzaldehyde ($0,500\text{ g}, 3,7\text{ mmol}$), thực hiện tương tự BT03. Hệ giải ly: $n$-Hex:EtOAc (9:1).
• Tổng hợp HL01 (Xúc tác đất sét vi sóng): Nghiền mịn $0,61\text{ g } 4\text{-hydroxybenzaldehyde}$ ($5\text{ mmol}$) với $1,0\text{ g Montmorillonite K10}$ trong cối mã não 30 phút. Thêm $0,60\text{ mL } 2'\text{-hydroxyacetophenone}$ ($5\text{ mmol}$), tiếp tục nghiền đồng nhất. Chiếu xạ vi sóng tại $150^\circ\text{C}$ trong 2 giờ. Rửa và trích ly sản phẩm bằng $\text{DCM } (5 \times 20\text{ mL})$.

Giai đoạn 2: Tổng hợp dẫn xuất Flavonol qua phản ứng AFO

• Hợp chất GT02: Hòa tan $0,15\text{ g } (0,67\text{ mmol})$ BT03 trong $2,01\text{ mL EtOH}$, thêm $2,01\text{ mL NaOH } 20%$ và $0,402\text{ mL } \text{H}_2\text{O}_2\text{ } 30%$. Khuấy 3h tại nhiệt độ phòng. Acid hóa bằng acid acetic đến pH 6 - 7, lọc lấy kết tủa rắn.
• Hợp chất GT03: MQ01 ($0,10\text{ g}, 0,394\text{ mmol}$) phản ứng trong $1,182\text{ mL EtOH}$, $1,182\text{ mL NaOH } 20%$, $0,236\text{ mL } \text{H}_2\text{O}_2\text{ } 30%$. Phản ứng hoàn tất chỉ sau 1 giờ 45 phút.
• Hợp chất GT06: HL01 ($0,05\text{ g}, 0,21\text{ mmol}$) phản ứng trong $0,63\text{ mL EtOH}$, $0,63\text{ mL NaOH } 20%$, $0,126\text{ mL } \text{H}_2\text{O}_2\text{ } 30%$. Phản ứng kết thúc sau 4 giờ 30 phút.

Giai đoạn 3: Tổng hợp dẫn xuất Flavanone qua xúc tác Acid Lewis

• Hợp chất GT04: BT03 ($0,10\text{ g}, 0,446\text{ mmol}$) kết hợp $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ ($0,317\text{ g}, 1,17\text{ mmol}$) trong $6,7\text{ mL EtOH}$. Đun hoàn lưu tại $80^\circ\text{C}$ trong 15 giờ. Làm nguội, thêm $20\text{ mL nước}$, chiết với $\text{DCM } (3 \times 15\text{ mL})$, làm khan và cô quay. Tinh chế qua sắc ký cột với hệ $n$-Hex:EtOAc (95:5).
• Hợp chất GT05: MQ01 ($0,05\text{ g}, 0,197\text{ mmol}$) phản ứng với $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ ($0,133\text{ g}, 0,49\text{ mmol}$) trong $2,95\text{ mL EtOH}$, đun hoàn lưu 15 giờ.

Kiểm nghiệm và đánh giá đặc tính (Testing & Validation)

Bảng tổng hợp dữ liệu hóa lý và phổ học của các hợp chất tổng hợp

Ký hiệu	Tên IUPAC	Công thức phân tử	Nhiệt độ nóng chảy ($mp$)	Hệ số $R_f$ (Hệ dung môi)	Thời gian phản ứng	Dữ liệu phổ đặc trưng ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, MS)
BT03	$(E)$-1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one	$\text{C}{15}\text{H}{12}\text{O}_2$	$85 - 86^\circ\text{C}$	0,79 ($n$-Hex:EtOAc 95:5)	24 giờ	Vết vàng sáng, tín hiệu proton trans đặc trưng ($J \approx 15,6\text{ Hz}$).
MQ01	$(E)$-1-(2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one	$\text{C}{16}\text{H}{14}\text{O}_3$	$93 - 94^\circ\text{C}$	0,49 ($n$-Hex:EtOAc 95:5)	24 giờ	Nhóm $-\text{OCH}_3$ đơn vị singlet tại $\delta \approx 3,85\text{ ppm}$.
GT02	3-Hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one	$\text{C}{15}\text{H}{10}\text{O}_3$	$170 - 171^\circ\text{C}$	0,45 ($n$-Hex:EtOAc 9:1)	3 giờ	Trùng khớp chuẩn Fl-22 (Tetrahedron, 2017). Mất liên kết đôi chalcone, xuất hiện pic $>\text{C}=\text{O}$ vòng pyrone tại $\sim 173\text{ ppm}$.
GT03	3-Hydroxy-2-(4-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one	$\text{C}{16}\text{H}{12}\text{O}_4$	$230 - 232^\circ\text{C}$	0,38 ($n$-Hex:EtOAc 9:1)	1h 45m	Trùng khớp chuẩn Fl-24; $\text{C}_3\text{-OH}$ xuất hiện dải đặc trưng trên phổ IR/NMR.
GT04	2-Phenylchroman-4-one	$\text{C}{15}\text{H}{12}\text{O}_2$	$75 - 76^\circ\text{C}$	0,62 ($n$-Hex:EtOAc 95:5)	15 giờ	Trùng khớp chuẩn 1a (Kavala et al.); tín hiệu phân tách đa vạch dd của $\text{C}_3\text{-H}_2$ và $\text{C}_2\text{-H}$.
GT05	2-(4-Methoxyphenyl)chroman-4-one	$\text{C}{16}\text{H}{14}\text{O}_3$	$85^\circ\text{C}$	0,55 ($n$-Hex:EtOAc 95:5)	15 giờ	Trùng khớp chuẩn 7a; hệ spin $ABX$ đặc trưng của vòng flavanone.
GT06	2-(4-Hydroxyphenyl)-4H-chromen-4-one	$\text{C}{15}\text{H}{10}\text{O}_3$	$242 - 244^\circ\text{C}$	0,28 ($n$-Hex:EtOAc 7:3)	4h 30m	Trùng khớp chuẩn Fl-25; dịch chuyển hóa học phù hợp với nhóm 4'-OH.

Kết quả đạt được

• Đã hoàn thành 100% mục tiêu tổng hợp 05 dẫn xuất flavonoid mục tiêu và 03 tiền chất chalcone.
• Giải thích tường minh ảnh hưởng điện tử của nhóm thế: Nhóm thế đẩy điện tử ($-\text{OCH}_3$) tại vị trí para trên vòng B làm tăng mật độ điện tử của vòng thơm, hỗ trợ quá trình tấn công nucleophile của ion phenolate vào carbon $\beta$, giúp rút ngắn thời gian phản ứng AFO của GT03 xuống chỉ còn 1 giờ 45 phút (so với 3h của GT02 và 4,5h của GT06).
• Độ tinh khiết của các phân đoạn sau sắc ký cột đều đạt yêu cầu phân tích phổ nghiệm ($R_f$ đơn nhất, dải nhiệt độ nóng chảy hẹp trong khoảng $\pm 1^\circ\text{C}$).

---

Đổi mới và đóng góp

Đột phá công nghệ và cải tiến hiệu suất

1. Ứng dụng xúc tác xanh Montmorillonite K10 kết hợp vi sóng:
   • Thay thế hoàn toàn môi trường dung môi kiềm độc hại trong tổng hợp tiền chất chalcone mang nhóm hydroxyl tự do (HL01).
   • Rút ngắn thời gian phản ứng từ 24 giờ xuống 2 giờ (giảm 91,6% thời gian gia nhiệt).
   • Quy trình phân lập đơn giản: lọc cơ học loại bỏ xúc tác dị thể rắn, không cần các bước trung hòa acid phức tạp.
2. Đơn giản hóa quy trình đồng phân hóa đóng vòng tạo Flavanone:
   • Sử dụng xúc tác acid Lewis $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ thương mại, chi phí thấp, thân thiện môi trường thay cho các acid độc hại mạnh ($\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{CF}_3\text{COOH}$) hoặc hệ xúc tác kim loại quý đắt tiền.
   • So với phương pháp quang hóa của Sinyeue et al. (đòi hỏi hệ thiết bị RPR-200 và 7 ngày chiếu xạ), phương pháp trong nghiên cứu hoàn thành trong 15 giờ với thiết bị sinh hàn hồi lưu cơ bản, tăng tính khả thi cho việc ứng dụng tại các phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.
3. Giá trị đóng góp học thuật và công nghiệp dược:
   • Cung cấp bộ dữ liệu phổ đầy đủ ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, MS) của 5 dẫn xuất flavanone/flavonol, đóng vai trò là thư viện đối chiếu cho các nghiên cứu tổng hợp hóa dược tại Việt Nam.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng thực tế (Use Cases)

• Tổng hợp tiền chất kháng virus/kháng ung thư: Các hợp chất GT02, GT03, GT05 đóng vai trò khung cấu trúc lõi (scaffold) để gắn thêm các nhóm chức dược dụng (như glycosyl hóa, halogen hóa) nhằm gia tăng độ tan và sinh khả dụng trong thiết kế thuốc ức chế enzyme đích.
• Sản xuất chất chuẩn (Reference Standards): Cung cấp chất chuẩn tinh khiết cho các viện kiểm nghiệm dược phẩm, trung tâm kiểm định chất lượng thực phẩm chức năng có nguồn gốc từ thảo dược.

Phân tích kinh tế - kỹ thuật và Lộ trình triển khai (Scale-up Roadmap)

                            LỘ TRÌNH MỞ RỘNG QUY TRÌNH (PILOT SCALE)
[Giai đoạn 1: Lab Scale] (Hiện tại)
  - Quy mô: 0,1 - 1,0 gam/mẻ
  - Tối ưu hóa dung môi và hệ xúc tác dị thể K10.
            │
            ▼
[Giai đoạn 2: Kilo Lab & Pilot] (6 - 12 tháng)
  - Quy mô: 100 - 500 gam/mẻ
  - Thiết kế lò vi sóng dòng chảy liên tục (Continuous-flow microwave reactor).
  - Thu hồi và tái sinh xúc tác FeCl3 / Montmorillonite K10 (tối thiểu 5 chu kỳ).
            │
            ▼
[Giai đoạn 3: Industrial Pharma Production] (18 - 24 tháng)
  - Quy mô: Multi-kilogram
  - Đạt chuẩn GMP cho tổng hợp hoạt chất dược dụng (API).
  - Tự động hóa hệ thống sắc ký tinh chế phân đoạn.

• Đánh giá chi phí - hiệu quả (Cost-Benefit):
  • Giá thành hóa chất tổng hợp 1 gram Flavonol theo quy trình AFO tối ưu ước tính khoảng 45.000 - 60.000 VNĐ, thấp hơn 85 - 90% so với giá nhập khẩu chất chuẩn phân tích thương mại từ các hãng quốc tế (khoảng 400.000 - 800.000 VNĐ/100mg).

---

Hạn chế và hướng phát triển

Các hạn chế kỹ thuật hiện tại

• Hiệu suất ngưng tụ Claisen-Schmidt: Đối với một số dẫn xuất (như MQ01 đạt 17,84%, BT03 đạt 29,54%), hiệu suất còn khiêm tốn do sự cạnh tranh giữa nước và base trong môi trường phản ứng.
• Thời gian phản ứng đồng phân hóa đóng vòng: Quá trình sử dụng $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ cần 15 giờ đun hoàn lưu, vẫn còn tương đối dài so với chiếu xạ vi sóng có xúc tác acid mạnh.

Định hướng nghiên cứu tiếp theo

1. Nghiên cứu công nghệ vi sóng hỗ trợ cho phản ứng đồng phân hóa $\text{FeCl}_3$ nhằm rút ngắn thời gian 15 giờ xuống dưới 30 phút.
2. Mở rộng thư viện phân tử: Gắn thêm các nhóm thế rút điện tử mạnh ($-\text{NO}_2, -\text{CF}_3, -\text{F}$) trên cả vòng A và vòng B để đánh giá toàn diện mối quan hệ cấu trúc - hoạt tính (SAR).
3. Triển khai thử nghiệm hoạt tính sinh học tế bào (in vitro): Khảo sát khả năng ức chế gốc tự do DPPH, kháng khuẩn trên các chủng Staphylococcus aureus, Escherichia coli và độc tính tế bào ung thư.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên ngành Hóa học & Dược học: Tiếp cận tài liệu hướng dẫn quy chuẩn về tổng hợp hữu cơ thực nghiệm, kỹ thuật chạy sắc ký cột, đọc và giải đoán phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC) và khối phổ.
• Kỹ sư Hóa dược & Nhà phát triển sản phẩm: Ứng dụng quy trình phản ứng AFO và xúc tác $\text{FeCl}_3$ để tổng hợp các thư viện hoạt chất tương đồng phục vụ sàng lọc thuốc mới.
• Doanh nghiệp Dược phẩm & TPCN: Có cơ sở khoa học để chủ động nguồn nguyên liệu chuẩn phân tích và hoạt chất bán tổng hợp, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu.
• Cộng đồng nghiên cứu Hóa học xanh: Minh chứng thực nghiệm cho tiềm năng của xúc tác khoáng sét tự nhiên Montmorillonite K10 trong phản ứng ngưng tụ không dung môi.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai phản ứng AFO thành công là gì?

Cần kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ mol $\text{H}_2\text{O}_2$ và $\text{NaOH}$, duy trì nhiệt độ phòng để ngăn ngừa phản ứng phân hủy vòng pyrone hoặc phản ứng phụ tạo aurone. Giai đoạn acid hóa sau phản ứng bằng acid acetic cần theo dõi pH bằng chỉ thị hoặc máy đo pH chính xác ở mức 6 - 7 để kết tủa flavonol hoàn toàn.

2. Tại sao xúc tác Montmorillonite K10 lại hiệu quả trong tổng hợp chalcone phi dung môi?

Montmorillonite K10 là aluminosilicate đa lớp với cấu trúc xốp có diện tích bề mặt rất lớn ($220 - 270\text{ m}^2/\text{g}$) và các tâm acid Lewis/Brønsted tự nhiên. Dưới tác động của bức xạ vi sóng, các tâm này hoạt hóa mạnh mẽ nhóm carbonyl của aldehyde, tạo điều kiện cho dạng enol của acetophenone tấn công ái nhân nhanh chóng mà không cần dung môi.

3. Làm thế nào để phân biệt nhanh flavanone và flavonol trên phổ $^1\text{H}$-NMR?

• Flavanone: Xuất hiện hệ vân spin $ABX$ đặc trưng của các proton aliphatic tại vị trí C3 ($\text{CH}_2$, tách thành 2 mũi doublet of doublets do bất đối xứng) trong vùng $\delta \approx 2,8 - 3,2\text{ ppm}$ và proton tại C2 ($\text{CH}$) trong vùng $\delta \approx 5,4 - 5,6\text{ ppm}$.
• Flavonol: Hoàn toàn không có tín hiệu aliphatic vùng $2,8 - 5,6\text{ ppm}$; xuất hiện tín hiệu mũi đơn (singlet) của nhóm $3\text{-OH}$ ở vùng dịch chuyển hóa học cao và chỉ có các tín hiệu thơm của vòng A và B.

4. Nước trong dung môi EtOH/KOH ảnh hưởng như thế nào đến phản ứng Claisen-Schmidt?

Vì nước có tính acid cao hơn ethanol (pKa nước $\approx 15,7$ so với ethanol $\approx 16$), nếu trong hệ có hàm lượng nước lớn, ion $\text{OH}^-$ sẽ bị solvat hóa mạnh làm giảm độ mạnh của base, đồng thời phản ứng cộng nước ngược chiều có thể cạnh tranh, làm giảm chuyển hóa enolate và kéo dài thời gian phản ứng.

5. Chi phí đầu tư thiết bị để tổng hợp nhóm chất này ở quy mô lab là bao nhiêu?

Quy trình được thiết kế linh hoạt: Không bắt buộc trang bị lò quang hóa đắt tiền. Chỉ cần bộ dụng cụ thủy tinh tiêu chuẩn, máy khuấy từ gia nhiệt, bình triển khai sắc ký và ống đo nhiệt độ nóng chảy Thiele với tổng chi phí đầu tư ban đầu dưới 25 triệu VNĐ là có thể vận hành ổn định.

---

Kết luận

Đề tài "Tổng hợp các dẫn xuất flavanone và flavonol từ các dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid" đã xây dựng thành công quy trình hóa học hiệu quả, tin cậy để tổng hợp 03 tiền chất chalcone, 03 dẫn xuất flavonol (GT02, GT03, GT06) và 02 dẫn xuất flavanone (GT04, GT05).

Các phát hiện chính của nghiên cứu:

• Ứng dụng thành công phản ứng AFO trong môi trường kiềm nhẹ với thời gian ngắn (1h45m - 4h30m).
• Thiết lập quy trình đồng phân hóa đóng vòng flavanone thân thiện môi trường sử dụng xúc tác acid Lewis $\text{FeCl}_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$.
• Xác lập đầy đủ cấu trúc hóa học thông qua phổ nghiệm hiện đại $^1\text{H}$-NMR 600 MHz, $^{13}\text{C}$-NMR 150 MHz, HSQC và LC-MS.

Nghiên cứu mở ra tiềm năng lớn cho việc chủ động sản xuất các hợp chất polyphenol hoạt tính sinh học cao tại Việt Nam. Quý độc giả, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm có thể kết nối để hợp tác phát triển quy trình tổng hợp quy mô pilot hoặc thử nghiệm hoạt tính sinh học mở rộng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Khái quát Flavonoid là nhóm các hợp chất polyphenol được tìm thấy trong hầu hết các loại trái cây rau củ, ngũ cốc và hoa quả,. Các flavonoid đa phần thường có màu vàng, một số có màu đỏ, xanh, tím hoặc không màu. Khung sườn cơ bản của các hợp chất này gồm 15 carbon, có khung chung là C6-C3-C6 gồm 2 vòng thơm liên kết với nhau thông qua 03 carbon (Hình 1. Flavonoid được chia thành các nhóm khác nhau dựa vào các nhóm chức được gắn vào vòng C.

Các nhóm này gồm: flavone, flavonol, flavanone, chalcone,.1 Cấu trúc cơ bản của các hợp chất: (a) flavonoid; (b) chalcone; (c) flavonol; (d) flavanone Chalcone là flavonoid mạch hở với cấu trúc đặc trưng không có vòng C, hai vòng thơm được liên kết với nhau thông qua nhóm α,β-carbonyl không bão hòa (Hình 1. Xét về lập thể chalcone tồn tại cả hai dạng đồng phân trans (E) và cis (Z). Tuy nhiên, đồng phân Z không ổn định do hiệu ứng không gian của vòng A và nhóm carbonyl gây ra. Chalcone được tìm thấy nhiều trong tự nhiên và xuất hiện một lượng đáng kể trong cà chua, dâu 3 tây, lê và một số sản phẩm lúa mì [8].

Hợp chất này còn là tiền chất cho quá trình tổng hợp các hợp chất thuộc flavonoid như flavonol, flavanone, flavone và aurone. Flavonol chứa nhóm ketone ở vị trí số 4, một liên kết đôi ở vị trí 2 và 3 và tại vị trí carbon 3 của vòng C còn mang 1 nhóm hydroxyl. Flavonol có nhiều trong trái cây và rau quả như: hành tây, rau diếp cá, nho và cà chua,. Cũng giống như flavonol, flavanone cũng có mang một nhóm ketone >C=O tại vị trí số 4.

Tuy nhiên, tại vị trí C2 và C3 của flavanone không chứa liên kết đôi và nhóm hydroxyl tại vị trí số 3 như flavonol (Hình 1. Flavanone và chalcone là đồng phân của nhau, flavanone có thể được tạo thành bởi phản ứng đồng phân hóa chalcone. Các hợp chất flavonoid có thể ngăn ngừa bệnh ung thư, bệnh tim mạch vành [9], chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, kháng virus [1], chống lại các gốc tự do,.2 Phương pháp tổng hợp chalcone Cho đến nay, một số phương pháp tổng hợp chalcone đã được báo cáo. Nhìn chung, quá trình tổng hợp chalcone được thực hiện thông qua các phản ứng ngưng tụ với xúc tác acid hoặc base: - Phương pháp nghiền: trong phương pháp này chalcone được tổng hợp bằng cách nghiền hỗn hợp gồm methyl ketone, aldehyde và sodium hydroxide.

Hỗn hợp sau đó được loại bỏ sodium hydroxide và kết tinh chalcone trong dung môi thích hợp [10]. - Phương pháp chiếu xạ siêu âm: chalcone tổng hợp dưới sự chiếu xạ siêu âm sử dụng các xúc tác dị thể như K2CO3 [11], acid-montmorillonites [12],. - Các phản ứng Coupling C-C: phản ứng ghép cặp Heck, đồng phân hóa Sonogashira, Suzuki–Miyaura,. - Phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts được thực hiện thông qua acyl hóa ether thơm và cinnamoyl chloride trong sự có mặt của xúc tác acid Lewis như AlCl3 [16].

4 Tuy nhiên, phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp chalcone. Tuy thời gian phản ứng chậm và sinh ra sản phẩm phụ nhưng quá trình phản ứng diễn ra đơn giản và hiệu suất cao.1 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác acid/base có dung môi Với phương pháp này, phản ứng ghép cặp C-C giữa các acetophenone và benzaldehyde được diễn ra với sự hiện diện của xúc tác acid hoặc base trong dung môi phân cực ở 50- 100 °C [17]. Các base được sử dụng cho quá trình ngưng tụ này là NaOH [18, 19], KOH [20-22] và NaH [22],.với nồng độ từ 10-60%. Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base trong điều kiện có dung môi được diễn ra gồm hai giai đoạn được biểu diễn theo cơ chế Hình 1.

- Giai đoạn đầu tiên diễn ra phản ứng cộng aldol gồm 02 bước. Bước đầu tiên, proton H của acetophenone sẽ được tách loại bởi các base mạnh và hình thành carbanion (còn được gọi là enolate), enolate lúc này đóng vai trò như là một nucleophile. Bước tiếp theo diễn ra phản ứng cộng ái nhân với sự tấn công của enolate mới hình thành lên C  của các dẫn xuất benzaldehyde hình thành nên hợp chất trung gian -hydroxy ketone. - Giai đoạn thứ hai là tách loại nước: trong điều kiện base hợp chất -hydroxy ketone bị tấn công bởi nhóm hydroxyl sau đó tách loại một phân tử nước theo cơ chế E1cb để hình thành nên sản phẩm.

Các nhóm thế trên vòng thơm cũng sẽ gây ảnh hưởng đến thời gian và hiệu suất phản ứng. Các nhóm thế khác nhau sẽ làm giảm hoặc tăng mật độ điện tử của nhóm carbonyl từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp. Trong tự nhiên, các chalcone có hoạt tính thường mang nhóm hydroxyl điều này gây khó khăn trong quá trình tổng hợp với xúc tác base. Trong môi trường base, các dẫn xuất của acetophenone mang nhóm -OH sẽ chuyển về dạng phenolate hình thành nên một nucleophile thứ hai cạnh tranh với carbanion ở C.

Vì thế, tổng hợp chalcone từ các dẫn xuất mang nhiều nhóm hydroxyl cần bảo vệ nhóm chức này tránh khỏi tác động của base. Tuy nhiên, phương pháp này khá phức tạp và có thể giảm hiệu suất phản ứng. Để khắc phục vấn đề này có thể thực hiện phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác 5 acid như HCl, BF3, B2O3, p-toluenesulfonic acid [23]. Tuy nhiên, việc thực hiện phản ứng ngưng tụ với xúc tác acid thường thu được sản phẩm với hiệu suất thấp [23].2 Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base Trong hóa học hữu cơ, việc tìm kiếm các quy trình và điều kiện phản ứng để tổng hợp sản phẩm với chi phí tiết kiệm luôn các nhà khoa học quan tâm.

Trong đó, chất xúc tác được xem như là có vai trò then chốt trong quá trình nghiên cứu này. Một trong số những loại được quan tâm gần đây là xúc tác đất sét bởi đặc tính tuyệt vời. Chúng có thể có sẵn trong tự nhiên, chi phí thấp, là vật liệu thân thiện với môi trường, không độc và có thể tái chế. Chính vì thế, xúc tác đất sét hoặc đất sét biến tính có thể dùng thay thế cho các xúc tác acid/base trong phản ứng ngưng tụ để cải thiện các khó khăn từng gặp.2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét phi dung môi Tổng hợp chalcone dựa trên phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét có sự hỗ trợ của vi sóng đang được quan tâm do hiệu quả mà nó mang lại.

Phương pháp này có nhiều lợi ích về cả kinh tế và môi trường như: chi phí thấp, có thể dễ dàng loại bỏ và tái chế chất xúc tác, giảm thiểu thời gian phản ứng, ít độc hại [24]. Các xúc tác acid montmorillonite KSF [12, 25], montmorillonite K10, Bentonite Bieliaca [26],.là 6 những loại phổ biến nhất. Chúng đóng vai trò như là một xúc tác acid Lewis với diện tích bề mặt lớn, tính acid bề mặt, khả năng ổn định nhiệt,. Chính vì thế mà chúng được lựa chọn như một xúc tác dị thể cho phản ứng.3 Cơ chế đề nghị của phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác đất sét có sự hỗ trợ của vi sóng (Hình 1.3) được mô tả như sau: Các 2'-hydroxyacetophenone sẽ chuyển về dạng enol.

Xúc tác đất sét montmorillonite K10 đóng vai trò như là một acid Lewis do có sự hiện diện của ion kim loại trên bề mặt sẽ hình thành liên kết cho nhận với oxy của nhóm carbonyl trong hợp chất benzaldehyde. Các liên kết này góp phần làm cho nhóm carbonyl tăng tính ái điện tử. Khi đó, các 2'-hydroxyacetophenone tồn tại dưới dạng enol sẽ đóng vai trò như một tác nhân ái nhân và sẽ dễ dàng tấn công vào carbon của nhóm carbonyl và hình thành nên liên kết C-C. Sản phẩm trung gian được hình thành do phản 7 ứng cộng aldol và sau đó tách loại nước để hình thành nên cầu nối α,β-carbonyl bất bão hòa.3 Phương pháp tổng hợp flavonol Flavonol hay còn gọi là 3-hydroxyflavone được biết đến là một trong những hợp chất có hoạt tính sinh học như kháng virus,.

Tuy nhiên, trong tự nhiên chúng có nồng độ thấp và rất khó phân lập. Chính vì thế mà việc tổng hợp các flavonol nhằm tăng tính đa dạng về mặt cấu trúc luôn là vấn đề hấp dẫn với các nhà nghiên cứu. Một số phương pháp thường được sử dụng để tổng hợp flavonol như: phản ứng AFO; phương pháp Kostanecki; phương pháp Auwers. - Phương pháp Auwers thực hiện phản ứng brom hóa aurone để tạo nên sản phẩm cộng 1,2-dibromo.

Các hợp chất này trong môi trường kiềm sẽ bị tấn công bởi các nhóm hydroxyl rồi sau đó tách loại hydrohalogen để hình thành nên sản phẩm là flavonol [27] (Hình 1.4 Phương pháp tổng hợp flavonol theo Auwers - Phương pháp Kostanecki đầu tiên liên quan đến sự ngưng tụ của benzaldehyde và 2'- hydroxyacetophenone với sự có mặt của sodium hydroxide tạo thành chalcone, sau đó được xử lý bằng acid để tạo thành flavanone. Phản ứng tiếp tục với việc bổ sung isoamyl nitrite và thủy phân để tạo thành flavonol [27] (Hình 1.5 Phương pháp tổng hợp flavonol theo Kostanecki 8 Tuy nhiên phản ứng Algar Flynn Oyamada (AFO) thường được sử dụng nhiều hơn do sự đơn giản và tiện lợi. Phản ứng thực hiện quá trình oxi hóa 2'-hydroxychalcone với hydrogen peroxide trong môi trường kiềm (Hình 1.6 Phương pháp tổng hợp flavonol dựa trên phản ứng Algar Flynn Oyamada Để giải thích cơ chế của phản ứng AFO thì hai giả thuyết đã được đề ra: Giả thuyết đầu tiên được đưa ra là 2'-hydroxychalcone bị tấn công bởi hydrogen peroxide và hình thành chất trung gian chalcone epoxide. Trong môi trường kiềm, ion phenolate tấn công vào vị trí  hoặc  của vòng epoxide để hình thành aurone hoặc 3- hydroxyflavanone tương ứng.

Cuối cùng, 3-hydroxyflavanone sẽ bị oxi hóa bởi hydrogen peroxide và hình thành nên sản phẩm flavonol [5, 28] (Hình 1. Tuy nhiên, Dean and Podi Muang [29] đã đề xuất rằng epoxide không phải là chất trung gian trong quá trình hình thành nên flavonol. Do trong điều kiện kiềm mạnh việc chuyển đổi 2'- hydroxychalcone thành phenolate sẽ tạo lực đẩy tĩnh điện giữa 2 anion phenolate và ion hydroperoxide HO-O-, và điều này ngăn cản sự hình thành epoxide. Các tác giả đã đưa ra giả thuyết thứ hai và giải thích rằng: 2'-Hydroxychalcone trong môi trường base mạnh sẽ tách loại proton tạo nên ion phenolate và sau đó tấn công vào carbon β hình thành nên hợp chất trung gian.

Dạng enolate của chất trung gian sẽ lấy nhóm OH từ hydrogen peroxide để hình flavanone. Tiếp theo thực hiện quá trình oxi hóa để tạo ra sản phẩm flavonol [28] (Hình 1.