Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng pheromon của một số côn trùng hại cây ăn trái ở Việt Nam
Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO IệN KHOA HọC VàCÔNG NGHệ VIệT NAM VIệN HóA HọC CáC HợP CHấT THIÊN NHIÊN XêôW ĐặNG CHí HIềN NGHIÊN CứU TổNG HợP V ứNG DụNG PHEROMON CủA MộT Số CÔN TRùNG HạI CÂY ĂN TRáI ở VIệT NAM Chuyên ngành: Hóa học các hợp chất thiên nhiên Mã số: 62.44.27.02 TóM TắT LUậN áN TIếN Sĩ HóA HọC Hà NộI - 2008 Công trình đợc hoàn thành tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Ngời hớng dẫn khoa học 1. GS.TSKH NGUYễN CÔNG HàO 2. TS. NGUYễN CửU THị HƯƠNG GIANG Phản biện 1. PGS.TS Lê Thị Anh Đào Phản biện 2. GS.TS Chu Phạm Ngọc Sơn Phản biện 3. PGS.TS Văn Ngọc Hớng Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc họp tại: Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 18 - Hoàng Quốc Việt, Quận Cầu Giấy, Hà Nội. Vào hồi 09 giờ, ngày 21 tháng 04 năm 2009. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Th viện Quốc gia Hà Nội. - Th viện Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 4. Nguyễn Cửu Thị Hơng Giang, Nguyễn Công Hào, Đặng Chí Hiền (2005), Nghiên cứu tổng hợp pheromon sâu đục vỏ trái Prays citri Milliire, Tuyển tập báo cáo Khoa học Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ III, 11/2005, tr. 310 - 313. 5. Đặng Chí Hiền, Nguyễn Công Hào, Nguyễn Cửu Thị Hơng Giang, Đoàn Ngọc Nhuận (2006), Tổng hợp etyl 4-metyloctanoat có độ sạch cao từ 2,6-dimetyl-2-decen, Tuyển tập báo cáo Khoa học Hội nghị Khoa học Công nghệ gắn với thực tiễn lần thứ 2 - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 7-2006, tr. 227-232. 6. Dang Chi Hien, Nguyen Cong Hao, Nguyen Cuu Thi Huong Giang, Le Thanh Son, Nguyen Thanh Danh (2007), Applying Low Ultrasonic in Grignard Reactions for Synthesis of the Insects Pheromones and Attractants, Proceeding of EGC symposium of the 12th Asian Chemical Congres, II, pp. 115-123. 7. Đặng Chí Hiền, Nguyễn Công Hào, Nguyễn Cửu Thị Hơng Giang, Nguyễn Thành Danh, Lê Thanh Sơn, Hồ Thanh Sang (2007), Nghiên cứu tổng hợp giả pheromon giới tính của sâu đục trái (Conogethes punctiferalis Guenée), Tuyển tập báo cáo Khoa học Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội - 10/2007, tr. 97-102. 8. Dang Chi Hien, Nguyen Cong Hao, Nguyen Cuu Thi Huong Giang (2008), A New Synthesis for Female Sex Pheromone of The Yellow Peach Moth (Conogethes punctiferalis Guenee), Journal of Science and Technology, 46(4A), pp. 114-120. 9. Dang Chi Hien, Nguyen Cong Hao, Nguyen Cuu Thi Huong Giang (2008), The Aggregation Pheromone of Rhinoceros Beetles (Oryctes rhinoceros L.), Synthesis and Application in Vietnam, Journal of Science and Technology, 46(4A), pp.121-129./. 1 Mở ĐầU Tính cấp thiết của đề tài và u điểm của pheromon trong công tác bảo vệ thực vật (BVTV) - Côn trùng gây hại cho cây ăn trái ở nớc ta ngày càng phát triển cả về mật độ và phạm vi, ảnh hởng đến chất lợng trái cây xuất khẩu, trở thành nỗi lo lớn cho ngời nông dân. - Hàng loạt biện pháp phòng trừ dịch hại đã đợc áp dụng: thuốc diệt côn trùng, bắt thủ công, các chế phẩm sinh học. Tuy nhiên, chúng có những hạn chế: tỏ ra ít hiệu quả hoặc nguy hại cho môi trờng và sức khoẻ con ngời - Hiện nay sử dụng pheromon để bẫy côn trùng là một biện pháp hiện đại, có hiệu quả trong kiểm soát dịch hại vừa không gây hại cho môi trờng sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Mục tiêu của luận án. - Nghiên cứu tổng hợp pheromon của một số côn trùng hại cây ăn trái quan trọng: Kiến vơng, Đuông dừa, sâu đục trái và sâu đục vỏ trái. Tìm kiếm những phơng pháp, kỹ thuật mới ứng dụng trong tổng hợp pheromon của côn trùng nhằm nâng cao hiệu suất, rút ngắn thời gian phản ứng. - Thử nghiệm sinh học trên hiện trờng nhằm đánh giá hiệu lực dẫn dụ côn trùng của pheromon tổng hợp đợc, thống kê các dữ liệu thử nghiệm để ứng dụng vào thực tiễn dự báo và kiểm soát dịch hại. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án. Góp phần phát triển những con đờng mới trong tổng hợp pheromon côn trùng và ứng dụng kỹ thuật mới trong tổng hợp hữu cơ nh siêu âm, vi sóng, xúc tác chuyển pha giúp nâng cao hiệu suất và rút ngắn thời gian phản ứng. Ngoài ra, kết quả thử nghiệm sinh học pheromon trên hiện trờng, vừa là cơ sở khoa học chứng minh hiệu lực của sản phẩm pheromon tổng hợp, vừa làm cơ sở dữ liệu góp phần cho công tác bảo vệ thực vật, kiểm soát dịch côn trùng hại cây ăn trái mà không gây ô nhiễm môi sinh. Đóng góp mới của luận án. - ứng dụng và phát triển có hiệu quả kỹ thuật hiện đại của Hóa học xanh nh vi sóng và nhất là siêu âm trong một số phản ứng tổng hợp hữu cơ nh phản ứng Grignard, bảo vệ và gỡ bỏ bảo vệ nhóm chức, este hóa giúp mang lại kết quả tốt cho tổng hợp pheromon của một số côn trùng hại cây ăn trái. - Thông qua kết quả thực nghiệm, góp phần tìm hiểu sâu về lý thuyết các trờng hợp điều chế hợp chất 4-metyl- 5-nonanol bằng phản ứng Grignard. - Đề ra các phơng án tổng hợp khác nhau đối với pheromon của Kiến vơng (3 phơng án) và Đuông dừa (2 phơng án), các phơng án tổng hợp một số pheromon và giả pheromon giới tính của côn trùng hại cây ăn trái có cấu trúc đồng phân hình học từ các nguyên liệu diol với phản ứng chìa khóa là chuyển vị allyl, vừa có ý nghĩa thực tiễn vừa đóng góp mới cho Hóa học Pheromon. - Thử nghiệm sinh học và bớc đầu thống kê một số kết quả thử nghiệm với pheromon tập hợp của Kiến vơng và Đuông dừa tại Việt Nam. Bố cục của Luận án. o Phần nội dung Luận án: 150 trang, với 31 bảng, 17 hình bao gồm các phần. Mở đầu: 2 trang; Chơng 1 - Tổng quan: 24 trang; Chơng 2 - Nghiên cứu : 17 trang; Chơng 3 - Kết quả và thảo luận: 61 trang; Chơng 4 - Thực nghiệm: 29 trang ; Kết luận và Kiến nghị: 2 trang; Danh mục các công trình: 2 trang (9 bài báo khoa học); Tài liệu tham khảo: 13 trang (129 tài liệu tham khảo). o Phần phụ lục Luận án: 68 trang gồm 126 phụ lục (106 phụ lục phổ, 20 phụ lục bảng Anova). 1. TổNG QUAN Tổng quan tài liệu giới thiệu các nội dung chính: 2 1. Pheromon, định nghĩa và phân loại, một số kỹ thuật mới sử dụng trong tổng hợp hữu cơ hiện nay. Giới thiệu sinh thái, gây hại của Kiến vơng (Oryctes rhinoceros L.), Đuông dừa (Rhynchophorus ferrugineus Oliv.), sâu đục trái (Conogethes punctiferalis G.) và sâu đục vỏ trái (Prays citri M.). 2. Khái quát toàn bộ các công trình nghiên cứu trong và ngoài nớc về tổng hợp và thử nghiệm pheromon của Kiến vơng, Đuông dừa, sâu đục trái và sâu đục vỏ trái. Đáng chú ý có: a Ngoài nớc - Tổng hợp (4S)-etyl 4-metyloctanoat của Hallett R.H (2006) gồm 5 bớc đi từ citronellol trong đó dùng ozon hóa alken thành aldehyd rồi dùng KMnO 4 oxi hóa tiếp thành acid. Hiệu suất toàn phần 53%. - Tổng hợp (E)-10-hexadecenal của Konno Y. (1982) từ propagyl alcol qua 8 bớc, chuyển nối ba thành nối đôi bằng H 2 /Na-NH 3 lỏng. Hỗn hợp (E10)/(Z10) = 9/1 bẫy côn trùng cao gấp 4 lần chỉ dùng (E10). - Tổng hợp (E)-8-tetradecen-1-yl format của Mori K. (1990) đi từ 3-nonyn-1-ol, chuyển nối ba thành nối đôi bằng LiAlH 4 /diglyme. Sản phẩm (E)/(Z) = 10:1. - Tổng hợp (Z)-7-tetradecenal của Nesbitt B.F (1977) đi từ acetylen và hexan-1,6-diol, chuyển nối ba thành nối đôi bằng H 2 /xúc tác Lindlar. b Trong nớc - Với Kiến vơng: Chúng tôi (2002) đã tổng hợp etyl 4-metyloctanoat từ citronellal thiên nhiên, trong đó oxi hóa trực tiếp alken thành acid bằng KMnO 4 . Hạn chế: sản phẩm chính cha có độ sạch cao (90% GC) do vấn đề oxi hóa quá mức xảy ra. - Với Đuông: Tổng hợp 4-metyl-5-nonanol từ BuMgCl và 2-metyl-pentanal (Đỗ Thị Mỹ Linh, 2003) cho hợp chất có một số peak lạ trên 13 C NMR, tạm giải thích là do sự hiện diện hỗn hợp đồng phân cấu hình erythro:threo trong sản phẩm. - Với sâu đục trái: Nguyễn Công Hào (1988) tổng hợp (E)-10-hexadecenal từ acrolein. 2. NGHIÊN CứU 2.1 - Phơng pháp nghiên cứu 2.1.1 - Theo dõi các yếu tố ảnh hởng đến hiệu suất phản ứng (Tỉ lệ mol tác chất và chất nền, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng). Trong đó: - Khảo sát thời gian siêu âm, xác định thời gian mà phản ứng cho độ chuyển hóa tốt nhất (GC monitoring). - So sánh hiệu quả siêu âm với khuấy cơ học truyền thống. 2.1.2 - Qui ớc và tính toán - Chuyển hóa: %GC (monitoring), - Độ sạch: %GC (đã lọc qua cột sắc ký), - Hiệu suất cô lập = m tt x %GC /m lt (với: m= khối lợng). 2.2 - Phản ứng Grignard trong điều kiện siêu âm tần số thấp sử dụng cho tổng hợp pheromon côn trùng - Tổng hợp nhóm alcol Sơ đồ 2.1. Tổng hợp nhóm alcol bằng phản ứng Grignard sử dụng siêu âm Các sản phẩm - Các sản phẩm từ ghép nối với tosylat RCHO R'MgBr/Et 2 O 0 o C, siờu õm CH OH RR' OH (2) OH (8) OH (7) OH (3) R' OH (R': C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 , C 5 H 11 ) (9a), (9b), (9c), (9d) 3 Sơ đồ 2.2. Ghép nối cơ magnesium với tosylat Các sản phẩm - Các sản phẩm từ ghép nối với alkyl bromua (RBr) Sơ đồ 2.3. Ghép nối cơ magnesium với alkyl bromua sử dụng siêu âm Các sản phẩm - Các sản phẩm ghép nối với các allyl acetat Sơ đồ 2.4. Ghép nối cơ magnesium với allyl acetat sử dụng siêu âm Các sản phẩm 2.3 - Nghiên cứu tổng hợp pheromon tập hợp của Kiến vơng hại dừa (Oryctes rhinoceros L.) 2.3.1 - Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ citronellol Siêu âm và vi sóng đợc ứng dụng trong sơ đồ 2.5. Trọng tâm của sơ đồ là nghiên cứu oxi hóa trực tiếp alken 10 thành acid 24 không có sản phẩm phụ do oxi hóa quá mức, để có acid sạch dùng cho tổng hợp este 1 đạt độ sạch > 99%GC. Sơ đồ 2.5. Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ citronellol Tác chất. -a) TsCl/Py-CHCl 3 , siêu âm. -b) EtMgBr/THF/Li 2 CuCl 4 , -78 o C, siêu âm. -c) KMnO 4 -FeCl 3 /aceton, -78 o C. -d) EtOH/PTSA. 2.3.2 - Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ acetaldehyd và acrolein Hợp chất 2-bromohexan đợc tổng hợp từ acetaldehyd. Chìa khóa sơ đồ 2.7 là ghép tác chất Grignard (2- hexylmagnesium bromua tạo ra từ 2-bromohexan đợc điều chế từ acetaldehyd) với 3-bromopropanal etylenglycol acetal 27 (tổng hợp từ acrolein) và oxi hóa nhẹ nhàng aldehyd 26 thành acid carboxylic 24c bằng KMnO 4 -Na 2 CO 3 , 0 o C. (10) (11) O O (12) OTHP (13) OH (14) HO(CH 2 ) 7 OTHP (15) Me(CH 2 ) 4 C 5 H 11 Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 3 OTHP (19) (20) Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 4 O O (21) Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 7 OTHP (17) Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 9 OTHP (18) Me(CH 2 ) 4 C 5 H 11 (16) RBr R'MgBr, THF Li 2 CuCl 4 , 5 o C, siờu õm RR' ROTs R'MgBr/THF Li 2 CuCl 4 , -78 o C siờu õm RR' R OAc R'MgBr CuI, -10 o C s i ờ u õ m R R OAc R'MgBr CuI, -10 o C s i ờ u õ m R R' R' HO (22) (23) TsO (10) (24) COOH COOEt (1) a b c d 4 Sơ đồ 2.7. Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ 2- bromo hexan và 3-bromopropanal etylenglycol acetal. Tác chất. -a) 2-bromohexan/Mg,THF/Li 2 CuCl 4 , 5 o C, siêu âm. -b) AcOH 50%. -c) KMnO 4 -Na 2 CO 3 , 0 o C. -d) EtOH/PTSA. 2.3.3 - Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ acetaldehyd và propan-1,3-diol. Chìa khóa sơ đồ 2.8 là ghép tác chất Grignard (2-hexylmagnesium bromua) với 3-bromo propan-1-ol 28 (đợc tổng hợp từ propan-1,3-diol) và oxi hóa nhẹ nhàng alcol 29 thành acid carboxylic 24d bằng KMnO 4 -Na 2 CO 3 , 0 o C. Sơ đồ 2.8. Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ 3-bromo propan-1-ol và 2-bromo hexan Tác chất. -a) 2-bromohexan/Mg,THF/Li 2 CuCl 4 , 5 o C, siêu âm. -b) KMnO 4 - Na 2 CO 3 , 0 o c. -c) EtOH/PTSA. 2.4 - Nghiên cứu tổng hợp pheromon tập hợp của Đuông dừa (Rhynchophorus ferrugineus Oliv.) Để xác định các peak lạ xuất hiện trong phổ NMR của 4-metyl-5-nonanol 2 có phải là hỗn hợp threo:erythro hay không, một số thí nghiệm bổ sung nhằm lấy kết quả đối chiếu với lý thuyết qua phổ 13 C NMR của chúng: + Tổng hợp 4-metyl-5-nonanol 2a từ 2-bromopentan 31 và pentanal + Tổng hợp 4-metyl-5-nonanon 33 từ alcol 2 + Hoàn nguyên trở lại thành alcol 2b từ keton 33 Sơ đồ 2.9. Tổng hợp racemic của 4-metyl-5-nonanol và 4-metyl-5-nonanon Tác chất. -a) 1-bromo butan/Mg,THF, -20 o C, siêu âm. -b) HBr. -c) 1. Mg, ete. 2. pentanal, 0 o C. -d) 1-bromo butan/Mg,THF, 0 o C, siêu âm. -e) K 2 Cr 2 O 7 , H 2 SO 4 . -f) NaBH 4 /CH 3 OH. 2.5 - Nghiên cứu tổng hợp giả pheromon giới tính của sâu đục trái (Conogethes punctiferalis G.) Hợp chất (E)-10-hexadecenal là thành phần chính của pheromon giới tính sâu đục trái (Conogethes punctiferalis G.). Tuy nhiên, pheromon này là một aldehyd bất bão hòa nên không ổn định trong điều kiện tự nhiên. Mori K. (1990) đã thay thế nhóm formylmetylen (-CH 2 CHO) bằng nhóm formyloxy (-OCHO) trong trờng hợp của pheromon giới tính sâu đục trái để cho đợc một giả pheromon giới tính là (E)-8-tetradecenyl format có tính ổn định cao hơn và dễ bảo quản hơn. Trên cơ sở đó chúng tôi đề xuất sơ đồ 2.10. COOH (26) Br O O CHO (12) (27) O O COOEt (1) (24c) a b c d Br OH OH COOH COOEt a b c (1) (28) (29) (24d) CH 3 CHO OH Br OH a b c (2a) (7) (31) (30) CHO (32) (2) OH d OH O e (2) ( 33 ) OH (2b) f 5 Sơ đồ 2.10. Tổng hợp (E)-8-tetradecen-1-yl format từ acrolein và hexan-1,6-diol Tác chất. -a) C 5 H 11 MgBr/THF,-10 o C,siêu âm. -b)Ac 2 O/Py,siêu âm. -c) HBr/benzen. -d) 3,4-dihydro-2H-pyran/PpTS,siêu âm. -e) Mg/CuI,THF,0 o C,siêu âm. -f) sắc ký cột (Silicagel/AgNO 3 ) -g) HCl/MeOH,siêu âm. -h) HCOOH,siêu âm. 2.6 - Nghiên cứu tổng hợp pheromon và giả pheromon giới tính của sâu đục vỏ trái (Prays citri M.) Hợp chất 46 đợc nghiên cứu tổng hợp insitu từ diol 45 không qua trung gian bromohydrin. Sơ đồ 2.11, 2.12 và 2.13 (tổng hợp pheromon giới tính) sử dụng allyl acetat mang sẵn cấu hình (Z) (synton chuyển hóa từ (Z)-2- buten-1,4-diol) và một tác chất Grignard để nối mạch carbon. Hợp chất đợc tạo thành có cấu hình (Z) chiếm u thế. Sơ đồ 2.11. Tổng hợp (Z)-5-dodecenyl format từ (Z)-2-buten-1,4-diol và propan-1,3-diol Tác chất. -a) SOCl 2 . -b) C 5 H 11 MgBr,ete. -c) Ac 2 O,Py,siêu âm -d) 1. 3,4-dihydro-2H-pyran/PpTS,siêu âm. 2. HBr,benzen- aceton. -e) Mg/CuI,THF,-20 o C,siêu âm. -f) sắc ký cột silicagel/AgNO 3 . -g) MeOH,PTSA,siêu âm. -h) HCOOH,siêu âm. Sơ đồ 2.12. Tổng hợp (Z)-7-tetradecenal từ (Z)-2-buten-1,4-diol và acrolein Tác chất. -a) HBr, HOCH 2 CH 2 OH. -b) BrCH 2 CH 2 Br, Li 2 CuCl 4 . -c). Mg/CuI,THF,-20 o C,siêu âm. -d) sắc ký cột silicagel/AgNO 3 . -e) AcOH 50%. CHO (CH 2 ) 4 Me OH (CH 2 ) 4 Me OAc HO(CH 2 ) 6 OH Br(CH 2 ) 6 OH Br(CH 2 ) 6 OTHP (CH 2 ) 4 Me (CH 2 ) 6 OTHP Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 7 OTHP (CH 2 ) 7 OTHP Me(CH 2 ) 4 Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 6 CH 2 OH HCOO(CH 2 ) 7 (CH 2 ) 4 Me a b cd e f,g h (4) (34) (9d) (35) (36) (37) (38) (39) (38) + (35) (17) + (17a) + (17b) (17) (17a) (17b) (35) b Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 4 Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 4 CHO CHO Br O O O O Br O O a (6) (21) + (21a) + (21b) (48) (27) (48) + (44) c d,e (21) (21a) (21b) (CH 2 ) 5 O O Me(CH 2 ) 5 (CH 2 ) 4 O O (CH 2 ) 5 Me ab c (41) (42) (43) OH OH Cl OH Me(CH 2 ) 4 OH Me(CH 2 ) 4 OAc (40) d (44) (45) (46) HO(CH 2 ) 3 OH Br(CH 2 ) 3 OTHP (20) (47) Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 3 OTHP Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 3 OH HCOO(CH 2 ) 3 (CH 2 ) 4 Me f, g (46) + (44) e h (20) + (20a) + (20b) Me(CH 2 ) 5 (CH 2 ) 4 OTHP (20a) (CH 2 ) 5 Me (CH 2 ) 3 OTHP (20b) 6 Sơ đồ 2.13. Tổng hợp (Z)-7-tetradecenal từ (Z)-2-buten-1,4-diol và pentan-1,5-diol Tác chất. -a) HBr,benzen. -b) 3,4-dihydro-2H-pyran/PpTS,siêu âm. -c) Mg/CuI,THF,-20 o C,siêu âm. -d) sắc ký cột silicagel/AgNO 3 . -e) MeOH,PTSA,siêu âm. -f) PCC, CH 2 Cl 2 . 2.7 - Vật liệu và phơng pháp bố trí thử nghiệm sinh học trên hiện trờng Địa điểm thử nghiệm: Bến Tre và Hậu Giang. Thiết kế bẫy: bẫy hầm (pitfall traps). Lắp đặt bẫy: đơn vị thử nghiệm - Tổ thử nghiệm sinh học - Viện nghiên cứu tinh dầu và hơng liệu, Bộ Công nghiệp. 3. KếT QUả V THảO LUậN 3.1 - Phản ứng Grignard trong điều kiện siêu âm tần số thấp sử dụng cho tổng hợp pheromon côn trùng 3.1.1 - Tổng hợp nhóm alcol Hạn chế trong các nghiên cứu trớc đây của Smith D.H (1999): chỉ dùng bồn siêu âm trong tạo tác chất Grignard, kết quả là nhiều phản ứng chuyển hóa 50-60% (theo GC). Cải tiến của chúng tôi, đó là chọn hệ thống kết hợp giữa bồn và thanh siêu âm trong phản ứng Grignard: Bồn siêu âm giữ vai trò tạo tác chất Grignard. Thanh siêu âm thực hiện phản ứng ghép tác chất với các hợp chất carbonyl. Bảng 3.1. So sánh hiệu suất chuyển hóa (%) giữa sử dụng siêu âm và khuấy cơ học trong một số phản ứng Grignard. Siêu âm (RX) T.gian (phút) Aldehyd Chuyển hóa (a) %(theo GC) H(%) n-BuCl 45 2-metylpentanal 90,1 89,5 n-BuBr 45 2-metylpentanal 97,0 94,1 i-BuBr 45 crotonaldehyd 97,7 (b) 95,2 C 5 H 11 Br 60 acrolein 98,4 (b) 93,5 n-PrBr 45 acetaldehyd 97,1 71,2 Khuấy cơ học (RX) T.gian (giờ) Aldehyd Chuyển hóa (a) %(theo GC) H(%) n-BuCl 15 2-metylpentanal 80 77,1 i-BuBr 15 crotonaldehyd 85 82,9 (a) monitoring; R 1 Br: 1-Bromo-3-metylheptan ; (b) xem phụ lục 1,53 Kết quả: Hầu hết các alcol đợc tổng hợp đợc với hiệu suất trên 90%, độ chuyển hóa của phản ứng có thể đạt > 97% (theo GC) với thời gian rút xuống còn 30-45 phút, trong khi khuấy cơ học thực hiện trong 15 giờ, chuyển hóa 80-85% (theo GC). 3.1.2 - Các sản phẩm từ ghép nối với tosylat Kết quả: Sử dụng siêu âm, giảm thời gian phản ứng từ 15 giờ xuống còn 30 phút, độ chuyển hóa gần 94% (theo GC), hiệu suất > 90%. Tiến hành đợc trong những ngày ma bão, độ ẩm không khí cao. 3.1.3 - Các sản phẩm từ ghép nối với alkyl bromua (RBr) (6b) a (49) (50) HO(CH 2 ) 5 OH Br(CH 2 ) 5 OTHP (51) (52) Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 5 OTHP Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 5 OH Me(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 4 CHO d,e (51) + (44) c f Br(CH 2 ) 5 OH b (53) (52) + (52a) + (52b) Me(CH 2 ) 5 (CH 2 ) 6 OTHP (52a) (CH 2 ) 5 Me (CH 2 ) 5 OTHP (52b) 7 Kết quả: Không có sự khác biệt đáng kể về hiệu suất giữa việc sử dụng thanh siêu âm hay khuấy cơ học nh đã xảy ra trong nhóm alcol ở bảng 3.1. Hiệu suất các phản ứng trung bình khoảng 70%. Thanh siêu âm lúc này chỉ có ý nghĩa về mặt giảm thời gian thực hiện phản ứng hoặc hỗ trợ cho bồn siêu âm trong khâu tạo tác chất. 3.1.4 - Các sản phẩm ghép nối với các allyl acetat Bảng 3.4. So sánh hiệu suất chuyển hóa (H%) giữa siêu âm và khuấy cơ học theo thời gian phản ứng trong các phản ứng ghép nối tác chất Grignard với allyl acetat Siêu âm (RBr) T.gian (phút) Chất nền % (b) (theo GC) H(%) Br(CH 2 ) 3 OTHP 60 (Z)-1-acetoxi-2-nonen 95,6 66,3 R 1 Br (a) 60 (Z)-1-acetoxi-2-nonen 95,0 58,6 Br(CH 2 ) 6 OTHP 60 3-acetoxi-1-octen 95,6 68,8 . . . . Khuấy cơ học (RBr) T.gian (giờ) Chất nền % (b) (theo GC) H(%) Br(CH 2 ) 3 OTHP 15 (Z)-1-acetoxi-2-nonen 94,9 65,3 R 1 Br (a) 15 (Z)-1-acetoxi-2-nonen 95,1 56,4 Br(CH 2 ) 6 OTHP 15 3-acetoxi-1-octen 95,8 64,7 (a) R 1 Br: 3-bromopropanal etyleneglycol acetal; (b) Kết quả GC sau khi lọc qua cột silicagel; THP: tetrahidropyranyl. Kết quả: Thời gian tạo tác chất trung bình là 60 phút với alkyl bromua và 90 -120 phút với các Br-R-OTHP. Các Br-R-OTHP ít nhạy so với các alkyl bromua khi phản ứng với Mg vì chúng cồng kềnh hơn về mặt lập thể. Hiệu suất phản ứng trên siêu âm không khác biệt đáng kể so với khuấy cơ học nhng cần sử dụng siêu âm, nếu không thì hiệu quả tạo tác chất Grignard với những hợp chất Br-R-OTHP có mạch C dài thờng thu đợc kết quả không nh ý muốn (xem bảng 3.4). 3.2 - Nghiên cứu tổng hợp pheromon tập hợp của Kiến vơng hại dừa (Oryctes rhinoceros L.) 3.2.1 - Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ citronellol Tổng hợp bằng siêu âm: Tosylat 23 chuyển hóa 93% (theo GC), hiệu suất > 90%, alken 10 chuyển hóa gần 94% (theo GC), hiệu suất > 90%. - Tổng hợp 4-metyloctanoic acid - Dùng KMnO 4 -FeCl 3 trong aceton oxi hóa thành công 2,6-dimetyl-2-decen ở nhiệt độ -78 o C cho carboxylic acid sạch 99,84% (theo GC). Bảng 3.7. Hiệu quả oxi hóa của KMnO 4 -FeCl 3 /aceton với olefin, alcol và aldehyd TT Chất nền Sản phẩm Độ sạch,% (theo GC) H(%) 1 2,6-dimetyl-2-decen 4-metyloctanoic acid 99,84 85,07 2 4-metyl-5-nonanol 4-metyl-5-nonanon 98,02 93,21 3 2-metylpentanal 2-metylpentanoic acid 96,92 90,18 - Điều kiện oxi hóa thích hợp với 2,6-dimetyl-2-decen nh sau: + Phản ứng thực hiện trong dung môi aceton bằng khuấy từ ở -78 o C trong 2 giờ và qua đêm ở nhiệt độ phòng trong môi trờng khí Nitơ. + KMnO 4 hòa tan trong aceton, tỉ lệ mol giữa KMnO 4 /FeCl 3 là 1,5:1. + FeCl 3 và aceton đợc làm khô, tỉ lệ mol KMnO 4 /alken là 10:1. 4-Metyloctanoic acid 24, C 9 H 18 O 2 (M = 158). Acid 24 tổng hợp từ citronellal thiên nhiên có [ ] D 28 = -0,95 (c 8, CHCl 3 ). MS (m/z): 43, 57 (100), 69, 73, 83, 99, 129. IR ( max , cm -1 ): 3447, 2959, 2922, 2870, 1718, 1461, 1378, 1267, 1184, 1111, 1075, 981, 743. 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm) H = 0,91 (m, 6H, CH 3 -4 và H-8), 1,12-1,31 (m, 6H, H-5,6,7), 1,42-1,49 (m, 2H, H-3), 1,66-1,69 (m, 1H, -CH), 2,31-2,40 (m, 2H, H-2), 11,2 (br. s, 1H, COOH). 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 , ppm) C =14,10 (C-8), 19,27 (C-9), 22,96 (C-7), 29,14 (C-6), 31,66 (C-3), 31,91 (C-4), 32,33 (C-2), 36,33 (C-5), 180,58 (C-1). [...]... hiện trờng một số pheromon côn trùng hại cây ăn trái đã tổng hợp, kiểu dáng bẫy, liều lợng và cách bảo quản pheromon trong điều kiện của Việt Nam CáC BI BáO V CÔNG TRìNH KHOA HọC LIÊN QUAN ĐếN LUậN áN TIếN Sĩ 1 Đặng Chí Hiền, Nguyễn Công Hào, Nguyễn Cửu Thị Hơng Giang, Đỗ Thị Mỹ Linh, Trần Minh Thiện (2005), ứng dụng pheromon trong kiểm soát dịch bọ cánh cứng hại dừa Oryctes rhinoceros L và Rhynchophorus... các công trình đã công bố 3.2.3 - Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ acetaldehyd và propan-1,3-diol Hiệu suất tổng hợp toàn phần của sơ đồ 2.8 là 53% Đây là một sơ đồ mới khác nữa so với các công trình đã công bố, hiệu suất khá tốt và dễ thực hiện Sơ đồ này hiệu quả khi áp dụng vào thực tiễn 3.3 - Nghiên cứu tổng hợp pheromon tập hợp của Đuông dừa (Rhynchophorus ferrugineus Oliv.) 3.3.1 - Tổng hợp. .. Giang - 2005) và 8,6 0,27 côn trùng/ bẫy/2 tuần (Bến Tre - 2005), Kiến vơng cái bẫy đợc chiếm 90%; 6,00 1,25 côn trùng/ bẫy/2 tuần (Bến Tre - 2006), Đuông cái gấp 4 lần số con đực KIếN NGHị Trong thời gian tới chúng tôi dự kiến tiến hành: 1 Nghiên cứu tổng hợp (E)-10-hexadecenal và (Z)-7-tetradecenal bằng phản ứng chìa khóa là Wittig 13 2 Phát triển tổng hợp pheromon và chất dẫn dụ côn trùng có cấu... (C-8), 161,22 (C-1) 3.5 - Nghiên cứu tổng hợp pheromon và giả pheromon giới tính của sâu đục vỏ trái (Prays citri M.) Sơ đồ 2.11, 2.12 và 2.13 là những sơ đồ mới so với các công trình đã công bố Đặc điểm các sơ đồ này: tổng hợp các pheromon từ các bromohydrin đợc bảo vệ nhóm chức alcol bằng 3,4-dihydro-2H-pyran hoặc từ 3bromopropanal etylenglycol acetal điều chế từ acrolein Phản ứng chìa khóa là ghép tác... từ 2-bromo hexan Phản ứng từ 2-bromo hexan và 3bromopropanal etylenglycol acetal (sơ đồ 2.7) cho hiệu suất 46%; từ 2-bromo hexan và 3-bromo propan-1-ol (sơ đồ 2.8) cho hiệu suất 53% 4 Chứng minh 4-metyl-5-nonanol, pheromon tập hợp của Đuông dừa tổng hợp từ phản ứng Grignard là một hỗn hợp đồng phân cấu hình threo và erythro Nếu alcol điều chế từ aldehyd có carbon bất đối xứng và tác chất Grignard không... 1,33a 1,33a 0,29 (K): kairomon, (P): pheromon, (OL): 4-Metyl-5-nonanol và (ON): 4-metyl-5-nonanon đợc sử dụng cho thí nghiệm theo tỉ lệ 1:1 Các trị số cùng ký tự trong một cột, không khác biệt nhau về thống kê (ở P< 0,05, Duncans Test) 4 THựC NGHIệM Chúng tôi trình bày về hóa chất và thiết bị, cách chuẩn bị một số hóa chất cho phản ứng, qui trình tổng hợp các hợp chất và kết quả phân tích xác định cấu... H R1 (S) * H CH3 Sự tấn công của hai carbanion này vào C (nhóm C=O) là đồng đều ở cả hai phía của mặt phẳng nối đôi C=O vì nhóm thế trên C=O không có carbon bất đối xứng Do đó, các sản phẩm hình thành tức cấu hình threo và erythro có lợng bằng nhau 3.3.2 - Tổng hợp 4-metyl-5-nonanol (2) từ 1-bromobutan và 2-metylpentanal Đây là trờng hợp một aldehyd có carbon bất đối xứng tác dụng với tác chất Grignard... keton 33 bằng NaBH4 có tỉ lệ threo:erythro = 1:1, phù hợp với thực tế sản phẩm sau tổng hợp đợc phân tích trên phổ 13C NMR 3.4 - Nghiên cứu tổng hợp giả pheromon giới tính của sâu đục trái (Conogethes punctiferalis G.) Phản ứng chìa khóa là chuyển vị allyl với acetat 35 có nối đôi C=C đầu mạch Điều kiện phản ứng: xúc tác CuI /THF, thực hiện ở -10oC và allyl acetat có nối đôi C=C đầu mạch R-Mg+Br + ... (C-1), 174,20 (C-1) Nh vậy: Phản ứng oxi hóa alken 10 thành acid 24 thành công với tác chất KMnO4-FeCl3/aceton ở -78oC Hiệu suất tổng hợp sơ đồ 2.5 là 62% qua 4 bớc từ citronellol, rút ngắn 1 bớc so với sơ đồ nớc ngoài đã công bố (1995) Đây là điểm mới so với các nghiên cứu trớc đó 3.2.2 - Tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat từ acetaldehyd và acrolein Hiệu suất tổng hợp toàn phần của sơ đồ 2.7 là 46% Đây là... 2-bromopentan và pentanal - Hợp chất 2a, có []D29 = 0, phổ IR (, cm-1) có mũi mạnh và rộng ở 3371 cm-1 của nhóm OH Phổ 1H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm) có tín hiệu proton của -CH-OH ở H = 3,43 ppm (m, 1H) Ngoài ra còn có một mũi đa xuất hiện ở H = 3,36 ppm cho thấy có thể có sự hiện diện của một đồng phân khác bên cạnh chất chính trong sản phẩm Phổ 13C NMR (125 MHz, CDCl3, ppm) xuất hiện tín hiệu của -CH-OH ở C . sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Mục tiêu của luận án. - Nghiên cứu tổng hợp pheromon của một số côn trùng hại cây ăn trái quan trọng: Kiến vơng, Đuông dừa, sâu đục trái và sâu đục vỏ trái. Tìm. DụC Và ĐàO TạO IệN KHOA HọC VàCÔNG NGHệ VIệT NAM VIệN HóA HọC CáC HợP CHấT THIÊN NHIÊN XêôW ĐặNG CHí HIềN NGHIÊN CứU TổNG HợP V ứNG DụNG PHEROMON CủA MộT Số CÔN TRùNG. một số phản ứng tổng hợp hữu cơ nh phản ứng Grignard, bảo vệ và gỡ bỏ bảo vệ nhóm chức, este hóa giúp mang lại kết quả tốt cho tổng hợp pheromon của một số côn trùng hại cây ăn trái. - Thông