Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)alken1ol.
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - LÊ VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ PHEROMONE CÔN TRÙNG DẠNG ALCOHOL CHỨA NHÓM METHYL LIỀN KỀ VÀ (Z)-ALKEN-1-OL Chun ngành: Hóa Hữu Mã số: 9.44.01.14 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HĨA HỌC TP HỒ CHÍ MINH, 2023 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN GS.TSKH NGUYỄN CƠNG HÀO Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp Viện Cơng nghệ Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi , ngày tháng năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Ở Việt Nam, người ta diệt côn trùng sâu hại trồng thường dùng biện pháp hóa học phun thuốc, bả độc loài mối, bắt thủ công bọ dừa Tuy nhiên, giải pháp thiếu tính bền vững ổn định lâu dài Để khắc phục hạn chế biện pháp sử dụng pheromone chất dẫn dụ trùng biện pháp có nhiều ưu đồng thời hạn chế hầu hết tác hại nhược điểm biện pháp mà khơng gây cân sinh thái Qua kiểm soát mật độ mối gây hại hiệu diện tích rộng Trong đó, nhiều nhóm pheromone côn trùng gây hại trồng giới Việt Nam tồn dạng racemic alcohol bậc chứa nhóm methyl liền kề dẫn xuất alkenol Chính vậy, chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp số pheromone trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề (Z)-alken-1-ol” Nhóm pheromone trùng dạng racemic alcohol bậc chứa nhóm methyl ưu tiên sử dụng bẫy bắt trùng chi phí sản xuất chúng thường thấp phương pháp tổng hợp đơn giản hợp chất quang hoạt Mặc dù nhiều vấn đề phải nghiên cứu để góp phần ứng dụng hiệu racemic alcohol bậc chứa nhóm methyl liền kề vào việc bẫy bắt trùng Trong q trình nghiên cứu trước tổng hợp ()-4-methyl-5-nonanol pheromone tập hợp Đuông dừa Rhynchophorus ferrugineus Việt Nam cho thấy xuất hiện tượng đồng phân cấu hình threo : erythro sản phẩm Tương tự ()-4-methyl-5-nonanol, racemic alcohol bậc chứa nhóm methyl liền kề khác tồn đồng phân cấu hình threo : erythro hợp chất tỉ lệ hai đồng phân cấu hình nên sử dụng tác chất Grignard, aldehyde cho tỉ lệ cấu hình threo : erythro tối ưu để bẫy trùng hiệu Do đó, vấn đề cần phải nghiên cứu giải đáp chưa có cơng trình cơng bố tạp chí ngồi nước Bên cạnh đó, pheromone có cấu trúc đồng phân hình học, đặc biệt đồng phân (Z) phương pháp tổng hợp có độ chọn lọc cao, đơn giản tiện lợi ưu tiên lựa chọn Con đường tổng hợp dẫn xuất (Z)-alken-1-ol từ 1-alkyne với hệ xúc tác thích hợp mà khơng cần sử dụng hydrogene phân tử như: Pd(OAc)2/KOH/DMF, Pd(dba)2/KOH/DMF, PdNPsPEG/KOH/DMF PdNPs@pectin-KOH/DMF đóng vai trị định việc chuyển hợp chất chứa nối ba thành nối đơi có cấu hình chọn lọc, kèm theo kỹ thuật đơn giản hơn, cho phép tạo lượng pheromone đủ lớn phục vụ cho chế phẩm tạo mồi nhử bẫy bắt trùng lại vừa giảm chi phí Mục tiêu nghiên cứu luận án Tổng hợp số pheromone trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề (Z)-alken-1-ol Sau đó, thử nghiệm hoạt tính sinh học số cấu trúc pheromone thích hợp đồng ruộng Các nội dung nghiên cứu Tổng hợp racemic alcohol bậc chứa nhánh methyl liền kề: + Tổng hợp alcohol bậc chứa nhóm methyl liền kề từ aldehyde chứa nhóm methyl dạng (CH3(CH2)mCH(CH3)CHO với m = 1, 2, 4) với tác chất Grignard khơng mang nhóm methyl dạng (CH3(CH2)nCH2MgBr với n = 1, 2, 3, 4, 5, 6) tương ứng với alcohol (1a-15a) aldehyde không mang nhóm methyl dạng (CH3(CH2)nCH2CHO với n = 1, 2, 3, 4, 5, 6) với tác chất Grignard mang nhóm methyl dạng (CH3(CH2)mCH(MgBr)CH3 với m = 1, 2, 4) tương ứng với alcohol (1b-15b) Sử dụng IBX/CH3CN làm tác nhân oxi hóa thành cơng alcohol (1a-15a) thành ketone tương ứng (1c-15c) Qua đó, chứng minh biến đồng phân cấu hình threo : erythro cấu trúc ketone (1c-15c) 3 Hoàn nguyên ketone (1c-15c) LiAlH4/(C2H5)2O dạng alcohol Chứng minh giải thích xuất lại đồng phân cấu hình threo : erythro alcohol hoàn nguyên Đánh giá cấu trúc khảo sát tỉ lệ đồng phân cấu hình erythro threo alcohol bậc chứa nhánh methyl liền kề sản phẩm Xác định cấu trúc tổng hợp Scifinder Tổng hợp pheromone côn trùng dạng (Z)-alken-1-ol: + Tổng hợp thành công n-bromoalkan-1-ol từ diol với dung môi n-heptane thay benzene + Sử dụng hệ xúc tác: Pd(OAc)2/KOH/DMF, Pd(dba)2/KOH/DMF, PdNPsPEG/KOH/DMF PdNPs@pectin/KOH/DMF khử hóa thành cơng alkyne thành (Z)-alkene mà không sử dụng hydrogene phân tử để tổng hợp số pheromone dạng (Z)-alken-1-ol như: pheromone giới tính bọ xít muỗi (Helopeltis theivora Waterhouse), pheromone giới tính sâu tơ (Plutella xylostella), pheromone giới tính bọ hà khoai lang (Cylas formicarius) từ nguyên liệu ban đầu 1-alkyne alkanediol Thử nghiệm hoạt tính sinh học: + Xác định cấu trúc có khả dẫn dụ đuông dừa Bến Tre + Thử nghiệm hoạt tính sinh học bọ hà khoai lang đồng ruộng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Phần trình bày tổng quan pheromone, phương pháp tổng hợp pheromone dạng alcohol chứa nhánh methyl liền kề (Z)-alken-1-ol CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất nguyên liệu Các loại dung mơi hóa chất sử dụng thực nghiệm trình bày mục 2.2 Tổng hợp alcohol bậc chứa nhánh methyl liền kề khảo sát đánh giá tỉ lệ đồng phân threo : erythro alcohol 10 11 12 13 14 n = 1; m = n = 1; m = n = 1; m = n = 1; m = n = 1; m = n = 1; m = n = 1; m = n = 2; m = n = 2; m = n = 2; m = n = 2; m = n = 2; m = n = 2; m = n = 2; m = 15 n = 4; m = i Mg/(C2H5)2O; ii IBX/CH3CN; iii LiAlH4/(C2H5)2O Sơ đồ 2.6 Tổng hợp alcohol bậc chứa nhánh methyl liền kề theo quy tắc Cram 2.2.1 Tổng hợp alcohol (a), (b) bậc hai chứa nhánh methyl liền kề phản ứng Grignard theo quy tắc Cram Từ sơ đồ 2.6, để tổng hợp alcohol bậc chứa nhánh methyl liền kề có phương pháp để tổng hợp Trong đó, phương pháp (I), (II) sử dụng phản ứng Grignard Để điều chế hợp chất (a) từ aldehyde có nhánh (CH3(CH2)mCH(CH3)CHO với m = 1, 2, 4) với tác chất Grignard không phân nhánh (CH3(CH2)nCH2MgBr với n = 1, 2, 3, 4, 5, 6) (b) từ aldehyde không phân nhánh (CH3(CH2)nCH2CHO với n = 1, 2, 3, 4, 5, 6) với tác chất Grignard có nhánh (CH3(CH2)mCH(MgBr)CH3 với m = 1, 2, 4) Trong sản phẩm alcohol (a) (b) tồn hỗn hợp đồng phân racemic với tỉ lệ đồng phân threo : erythro thay đổi theo chiều dài mạch carbon R1, R2 Sự xuất đồng phân threo : erythro alcohol (a) (b) giải thích theo quy tắc Cram tỉ lệ đồng phân thay đổi hai gốc R1, R2 thay đổi Các alcohol (a) (b) tổng hợp thông qua phản ứng Grignard goomg ba giai đoạn: Giai đoạn tạo n-bromoalkane: Cho 66 mL dung dịch HBr (0,9 mol, d=1,38g/mL) vào bình cầu làm lạnh nước đá Sau đó, thêm từ từ 20 mL dung dịch H2SO4 vào bình cầu, lắc hỗn hợp Sau đó, cho giọt 27,5 mL dung dịch n-alkanol (0,298 mol) vào hỗn hợp Lắc hỗn hợp lắp hệ thống sinh hàn, đun hồi lưu Để nguội hỗn hợp, sau đó, hỗn hợp chưng cất thu sản phẩm thô, sản phẩm chiết với HCl đặc, H 2O, NaHCO3 bão hịa, H2O Sau đó, sản phẩm làm khan CaCl2 Sản phẩm chưng cất điểm sôi, hiệu suất > 95% sử dụng cho phản ứng Giai đoạn tạo tác chất Grignard: Tác chất Grignard tạo alkyl bromide (2) (3) (0,1 mol) magie (0,2 mL) diethyl ether thực bồn siêu âm từ 30 phút đến Các aldehyde (1) (4) (0,1 mol) diethyl ether (100-150 mL) nhỏ giọt từ từ vào tác chất Grignard 0oC Siêu âm (dùng ultrasonic processor) 30 phút 0oC 30 phút nhiệt độ phịng, kiểm tra độ chuyển hóa phản ứng sắc ký mỏng (TLC monitoring) 2.2.2 Oxi hóa alcohol (a) thành ketone (c) IBX IBX (2-Iodoxibenzoic acid, [1-hydroxi-1,2-benzoiodoxol-3(1H)-one) lựa chọn chất oxi hóa đặc biệt quan trọng sử dụng để oxi hóa alcohol thành aldehyde ketone Phản ứng xảy điều kiện nhẹ nhàn hoàn tồn thay tác nhân oxi hóa truyền thống (K2Cr2O7/H+, KMnO4/H+, PCC…), tác nhân oxi hóa truyền thống có hạn chế tổng hợp ketone có mạch carbon ngắn làm giảm hiệu suất Đầu tiên cho o-iodoxibenzoic acid (IBX) (30 mmol) hịa tan CH3CN (30 mL) vào bình phản ứng (thick-walled Pyrex screw-cap), sau hịa tan 20 mmol alcohol (1a-15a) 30 mL CH3CN từ từ thêm vào bình phản ứng Phản ứng thực điều kiện vi sóng Theo dõi phản ứng TLC, sau phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng thêm vào dung dịch HCl (10%, 30 mL) chiết với diethyl ether (3 x 30 mL) Lớp hữu rửa dung dịch NaHCO3 bão hòa, nước, nước muối bão hòa làm khan MgSO4 Cô đuổi dung môi áp suất giảm thu sản phẩm thô Sản phẩm thô làm tinh khiết sắc ký cột (n-Hexane:EtOAc= 9:1) chưng cất phân đoạn thu ketone (1c-15c) 2.2.3 Hoàn nguyên ketone (c) thành alcohol (d) LiAlH4/ether Hoàn nguyên trở lại thành alcohol (d) từ ketone (c) LiAlH4 diethyl ether khan (phương pháp (III) thực thiết bị khuấy từ Sản phẩm kiểm tra tỉ lệ đồng phân threo erythro qua kết phân tích NMR Ketone (1c-15c) (40 mmol) hồn tan diethyl ether (100 mL) khan cho từ từ vào bình cầu ba cổ có chứa LiAlH4 (80 mmol) diethyl ether khan (100 mL) 0oC Hỗn hợp phản ứng nâng lên đến nhiệt độ phòng khuấy từ khoảng Theo dõi phản ứng TLC Sau phản ứng kết thúc, hỗn hợp phản ứng thêm vào HCl 10% (30 mL) chiết hỗn hợp phản ứng với diethyl ether (3 x 30 mL) Lớp hữu rửa dung dịch NaHCO3 bão hòa, nước, nước muối bão hòa làm khan MgSO4 Cô đuổi dung môi áp suất giảm thu sản phẩm thô Sản phẩm thô làm tinh khiết sắc ký cột với hệ dung môi (n-hexane : ether = : 1) chưng cất phân đoạn thu alcohol (1d-15d) 2.3 Tổng hợp pheromone dạng (Z)-alken-1-ol ester (Z)-alken-1-ol Từ sơ đồ 2.11 ta thấy pheromone có cấu trúc (Z)-alken-1-ol dạng ester tổng hợp qua bước từ nguyên liệu ban đầu diol Phản ứng chìa khóa sơ đồ phản ứng alkyne thành cis-alkene với hệ xúc tác Pd DMF/KOH mà không sử dụng hydrogen phân tử (2) Br-R1-OH - R3: CH3-CH=CH R1-OCOR3 R2 (1) HO-R1-OH b R1: -(CH2)2-; R2: CH3(CH2)7- (11) a (3) Br-R1-OTHP + R2 Z3-12:OCOC3H5 (Cylas formicarius) (4) c h (9) R1-OH R2 d e R2 R1 OTHP (8) R2 R1-OTHP (10) R1: -(CH2)10-; R2: CH3(CH2)3-; R3: CH3- c Z11-16:OAc (Plutella xylostella) R1 OTHP + (6) R1: -(CH2)2-; R2: CH3-CH2-; R3: CH3Z3-6:OAc (Helopeltis theivora) R2-Br (7) b R1 OH (5) Sơ đồ 2.11 Tổng hợp pheromone dạng (Z)-alken-1-ol ester (Z)-alken1-ol Tác chất: a) HBr/heptane; b) DHP/pTSA/CH2Cl2; c) n-BuLi/KI/THF; d) xúc tác palladium/KOH/DMF; e) MeOH/pTSA; h) (CH3CO)2O chloride/Pyridine TT (1) (2) Hợp chất 1A 1B 2A 2B 2C 2D 2E 2F 2G Bảng 2.6 Tổng hợp chất sơ đồ 2.11 R1 R2 R3 Cấu trúc -(CH2)2-(CH2)10-(CH2)2-(CH2)3-(CH2)5-(CH2)6-(CH2)7-(CH2)8-(CH2)10- HO(CH2)2OH HO(CH2)10OH Br(CH2)2OH Br(CH2)3OH Br(CH2)5OH Br(CH2)6OH Br(CH2)7OH Br(CH2)8OH Br(CH2)10OH Crotonyl (6) (8) (9) (10) 3A 6C -(CH2)10-(CH2)2- Br(CH2)10OTHP 8A -(CH2)2- CH3-CH2- 8B -(CH2)10- CH3(CH2)3- 8C -(CH2)2- CH3(CH2)7- 9A -(CH2)2- 9B (CH2)2OTHP C2H5 C4H9 C8H17 (CH2)2OTHP (CH2)10OTHP (CH2)2OTHP CH3-CH2- C2H5 (CH2)2OTHP -(CH2)10- CH3(CH2)3- C4H9 (CH2)10OTHP 9C -(CH2)2- CH3(CH2)7- C8H17 (CH2)2OTHP 10A -(CH2)2- CH3-CH2- C2H5 10C -(CH2)2- CH3(CH2)7- C8H17 11A -(CH2)2- CH3-CH2- CH3- C2H5 (CH2)2OH (CH2)2OH (CH2)2OCOCH3 Helopeltis theivora (11) 11B -(CH2)10- CH3(CH2)3- CH3- C4H9 (CH2)10OCOCH3 Plutella xylostella 11C -(CH2)2- CH3(CH2)7- C3H5- C8H17 (CH2)2OCOC2H3 Cylas formicarius Quy trình chung để tổng hợp phản ứng chìa khóa khử alkyne thành (Z)-alkene: Cho (2,55 mmol) KOH, (0,04 mmol), (1,7 mmol) alkyn-1-yl tetrahydropyran-2-yl ether (8) xúc tác Pd(dba)2 mL DMF vào bình phản ứng Pyrex mơi trường khí nitơ Tiếp đến thực khuấy từ gia nhiệt lên 145oC đun cách dầu bếp khuấy từ, mơi trường khí nitơ, thời gian phản ứng Sau kết thúc phản ứng làm nguội đến nhiệt độ phòng, hỗn hợp phản ứng chiết với n-hexane (2×50 mL), rửa với H2O làm khan với MgSO4 Lọc cô đuổi dung môi áp suất thu sản phẩm thơ Sản phẩm thơ 12 3.1.3 Hồn ngun ketone (c) thành alcohol (d) LiAlH4/ether Trên phổ 1H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm) có tín hiệu proton –CH-OH H từ 3.44 đến 3.53 ppm (m, 1H) Ngồi cịn thấy tín hiệu mũi đa xuất H từ 3.36 đến 3.46 ppm cho thấy có diện đồng phân khác bên cạnh chất sản phẩm Tuy nhiên, so sánh chiều cao giá trị tích phân mũi cộng hưởng proton gắn vào –CHOH từ 3.44 đến 3.53 ppm từ 3.36 đến 3.46 ppm phổ 1H NMR có tỉ lệ 1:1 (Bảng 3.5 phụ lục 4.1 đến 4.15) Điều có nghĩa tổng hợp alcohol từ ketone tương ứng cách hoàn nguyên ketone LiAlH4 tỉ lệ hai đồng phân threo erythro hỗn hợp gần Kết luận 1) Để tổng hợp alcohol có nhóm methyl liền kề có tỉ lệ đồng phân threo lớn erythro aldehyde ban đầu phải có chứa nhóm methyl vị trí số 2, cịn tác chất Grignard khơng mang nhóm methyl tuân theo quy tắc Cram (Bảng 3.3) 2) Khi tổng hợp alcohol có nhóm methyl liền kề có tỉ lệ đồng phân threo erythro ngun liệu aldehyde khơng mang nhóm methyl tác chất Grignard có nhóm methyl carbon số (Bảng 3.3) 3) Các hợp chất ketone (1c-15c), sản phẩm oxi hóa từ alcohol (1a15a) khơng tồn đồng phân cấu hình threo erythro sản phẩm alcohol hồn ngun từ tồn đồng phân cấu hình với tỉ lệ threo:erythro = 1:1 4) Ý nghĩa thực tiễn vấn đề nghiên cứu có đóng góp mặt học thuật việc bổ sung quy tắc Cram hoàn chỉnh, trước theo quy tắc Cram cho hiệu ứng khơng gian nhóm có ảnh hưởng đến tỉ lệ đồng phân threo erythro cộng tác nhân nucleophile vào hợp chất 13 carbonyl Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy quy tắc Cram chưa hồn tồn xác thay đổi chiều dài mạch carbon hợp chất aldehyde có chứa nhóm methyl carbon số thay đổi chiều dài mạch carbon tác chất Grignard nucleophile tỉ lệ hai đồng phân threo erythro khơng có khác biệt lớn (Bảng 3.3) 5) Một ý nghĩa khác có tầm quan trọng lớn sử dụng hỗn hợp đồng phân threo erythro để chế tạo bẫy mồi nhử việc thử nghiệm đồng ruộng tỉ lệ thu hút côn trùng hiệu 3.2 Tổng hợp pheromone dạng (Z)-alken-1-ol ester (Z)-alken-1-ol Hệ xúc tác Pd(dba)2/KOH/DMF nguồn hydrogene chuyển nối ba thành nối đôi với hiệu suất 86-99%, độ chọn lọc 95% Cơ chế phản ứng bán khử hóa (semihydrogeneation) alkyne thành cis-alkene đề xuất Martynov et al., (2003) (Hình 3.3) Đầu tiên DMF KOH thủy phân tạo HCOOH nguồn cung cấp hydrogene có nồng độ thích hợp đồng thời oxi hóa tạo Pd(0) cho phức (B), sau phức (B) phản ứng với alkyne (1) tạo hợp chất trung gian (C) Sau đó, khử nhóm carboxyl để tạo dẫn xuất (Z)-alkene đồng thời tái sinh lại Pd(0) Sự oxi hóa HCOOH Pd(0) hình thành vinyl-Pd cách chèn alkyne vào liên kết Pd-H đề xuất Zargarian Brunel Trong đó, HCOOH/NEt3 sử dụng nguồn hydrogene cho phản ứng hydro hóa với có mặt Pd (II) Sự phân hủy HCOOH thành H2 CO2 phản ứng điểm hạn chế trình bán khử (semihydrogeneation) Do đó, hình thành HCOOH có nồng độ thích hợp phản ứng yếu tố định trình bán khử với alkyne Kết nghiên cứu mở hướng cho tổng hợp (Z)alkene đặc biệt tổng hợp pheromone có cấu hình (Z) (Z)-alken-1-ol, đó, pheromone bọ xít muỗi (Helopeltis theivora), pheromone giới tính 14 sâu tơ (Plutella xylostella), pheromone giới tính bọ hà khoai lang lang (Cylas formicarius) ví dụ DMF + H2O R KOH HNMe2 R H HCOOH H Pdo A R R H H H HCOO Pd(II) D Pd(II) B R CO2 HCOO R R H R Pd(II) C Hình 3.3 Cơ chế phản ứng khử alkyne thành cis-alkene với hệ xúc tác Pd(dba)2/KOH/DMF 3.2.1 Kết tổng hợp pheromone bọ xít muỗi (Helopeltis theivora) Hợp chất (Z)-3-hexenyl acetate (11A) thành phần quan trọng tổ hợp pheromone giới tính bọ xít muỗi Helopeltis theivora Waterhouse nhận danh Sachin J.P et al., 2008 Quy trình tổng hợp (Z)-3-hexenyl acetate, với nguyên liệu đầu propan-1,3-diol but-3-yn-1-ol lựa chọn (Sơ đồ 2.9) Cấu trúc hợp chất (10A) có vai trị chìa khóa kiểm tra phương pháp phổ (1H, C NMR) Trên phổ 1H-NMR, vị trí tín hiệu proton 13 3.85 ppm (t, J = 7.3 Hz, 2H, -CH2O-tetrahydropyranyl), 4.60 ppm (t, J = 4,3 Hz, 1H, -OCHO) hợp chất tetrahydropyranyl biến mất, đồng thời xuất tín hiệu proton có độ dịch chuyển hóa học 2.25 ppm (s, 1H), 3.62 ppm (t, J = 6,5 Hz, 2H) gán cho proton nhóm -OH -CH2OH, góp phần xác nhận cấu trúc hợp chất (Z)-3-hexen-1-ol Các tín hiệu proton nối đơi (-CH= =CH-) 15 thấy rõ quanh vị trí 5.33 ppm (dtt, Jcis = 11.0 Hz, J4 = 7.0 Hz, J5 = 1.5 Hz, 1H, HB) 5.54 ppm (dtt, Jcis = 11.0 Hz, J4 = 7.5 Hz, J5 = 1.5 Hz, 1H, HA) sử dụng dung môi CDCl3, số ghép J từ 4-12 Hz phù hợp với cấu hình (Z) (10A) (Hình 3.5) Sự tạo thành cấu trúc (Z)-alken-1-ol chứng minh xuất tín hiệu phổ 13C-NMR vị trí 14.2; 62.2, 124.5, 134.7 ppm (gán cho -CH3, -CH2OH -CH=CH- tương ứng) (Phụ lục 10.1 10.2) 3.2.2 Kết tổng hợp pheromone giới tính sâu tơ (Plutella xylostella) (Z)-11-Hexadecen-1-yl (11B) acetate thành phần tổ hợp pheromone giới tính sâu tơ tổng hợp theo sơ đồ 2.9 từ nguyên liệu đầu 1,10-decandiol 1-hexyne qua giai đoạn phản ứng, hiệu suất tồn phần 70% Phản ứng chìa khóa sơ đồ 2.11 phản ứng khử 2-(hexadec-11-yn-1yloxi)tetrahydro-2H-pyran (8B) thành 2-(hexadec-11-en-1-yloxy)tetrahydro-2Hpyran (9B) sử dụng hệ xúc tác Pd(dba)2/KOH/DMF tương tự sơ đồ 3.6, hiệu suất 91% Cấu trúc (9B) đóng vai trị định kiểm tra phương pháp phổ (1H, 13 C NMR DEPT) Trên phổ 1H NMR (3), tín hiệu proton đặc trưng H = 3.36–3.52 ppm (m, 2H, -CH2CH2O-); H = 3.79–3.89 ppm (m, 2H, -CH2CH2O-tetrahydropyranyl); H = 4.57-4.58 ppm (m, 1H, -OCHO-); tín hiệu proton nối đôi (-CH= =CH-) thấy rõ quanh vị trí H = 5.34-5.36 ppm (m, 2H) (Phụ lục 9.4) Sự tạo thành cấu trúc (9B) chứng minh xuất tín hiệu phổ C-NMR vị trí 13 13.9, 62.2, 67.7, 98.8, 129.8, 129.9 ppm (gán cho CH3-, -CH2CH2O-, -CH2CH2Otetrahydropyranyl, -OCO- -CH=CH- tương ứng) Phổ DEPT kết hợp với phổ C NMR cho thấy phổ DEPT có carbon nhóm =CH- nối đơi 13 -CH=CH-, carbon nhóm –OCHO-tetrahydropyranyl carbon nhóm CH3- (Phụ lục 9.5 9.6) Từ kết phổ NMR so sánh với tài liệu 16 công bố trước kết luận hợp chất tổng hợp 2-(hexadec-11-en-1yloxy)tetrahydro-2H-pyran (9B) Sau đó, hợp chất (9B) gỡ bỏ nhóm bảo vệ thu alcohol (10B) ester hóa (10B) thu (Z)-11-hexadecen-1-yl acetate (11B) Cấu trúc hợp chất (11B) xác định phổ (1H, 13C NMR) Trên phổ 1H NMR tín hiệu proton đặc trưng H = 0.90 (t, J = 7.5 Hz, 3H, CH3CH2-), H = 2.04 (s, 3H, CH3CO-), H = 4.05 (t, J = 7.5 Hz, 2H, -CH2CH2O-), hai tín hiệu proton nối đơi có H = 5.34-5.39 (m, 2H, -CH=CH-) Trên phổ 13C NMR hợp chất (11B) xuất tín hiệu đặc trưng vị trí 13.9, 21.0, 64.7, 129.9 (2C), 171.2 gán cho CH3CH2-, CH3CO-, -CH2CH2O-, -CH=CH- -CO- 3.2.3 Kết tổng hợp pheromone giới tính bọ hà khoai lang lang (Cylas formicarius) (Z)-3-Dodecen-1-ol (E)-2-butenoate (11C) thành phần pheromone giới tính bọ hà khoai lang tổng hợp theo sơ đồ 2.10 từ nguyên liệu đầu 3-butyn-1-ol n-bromooctane gồm giai đoạn phản ứng với hiệu suất toàn phần khoảng 68% Phản ứng qua trung gian 2-(dodec-3-yn-1-yloxy)tetrahydro-2Hpyran (8C) hợp chất chứa nối ba, sau khử thành dạng (Z)-2(dodec-3-en-1-yloxy)tetrahydro-2H-pyran (9C) với hiệu suất 90% phản ứng chìa khóa sơ đồ phản ứng Sau đó, hợp chất (9C) gỡ bỏ nhóm bảo vệ thu (Z)-3-dodedcen-1ol (10C) Kết cấu trúc hợp chất (10C) xác định phổ (1H, 13 C NMR) Trên phổ proton, tín hiệu đặc trưng hydro 0.88 ppm (t, J = 7.0 Hz, 3H, CH3-), 3.63 (t, J = 6.5 Hz, 2H, -CH2O-), hai tín hiệu proton nối đơi có H 5.60 (dtt, Jcis = 10.5 Hz, J4 = 7.5 Hz, J5 = 1.5 Hz, 1H, HB), 5.39 (dtt, Jcis = 11.0 Hz, J4 = 7.5 Hz, J5 = 1.5 Hz, HC) (Hình 3.6) Phổ DEPT kết hợp với phổ 13C NMR cho thấy phổ DEPT có hai carbon C 124.9, 133.6 ppm -CH=CH- carbon nhóm CH3- C 14.2 ppm (Phụ 17 lục 10.7) Từ liệu phổ 1H, 13C NMR, DEPT so sánh với liệu phổ tài liệu công bố kết luận hợp chất tổng hợp (Z)-3-dodecen-1-ol (2) Hợp chất (10C) ester hóa với crotonyl chloride pyridine thu (Z)-3-dodecen-1-ol (E)-2-butenoate (11C) thành phần pheromone giới tính bọ hà khoai lang 3.3 Kết thử nghiệm sinh học 3.3.1 Kết thử nghiệm đuông dừa Thành phần pheromone đuông dừa biết đến tổ hợp hai thành phần: ()-4-methyl-5-nonanol (10a) ()-4-methyl-5-nonanone (10c) Kết thử nghiệm hai thành phần đuông dừa Bến Tre trình bày mục Tuy nhiên, kết nghiên cứu cho thấy hai thành phần cịn phát số alcohol có khả dẫn dụ đuông dừa như: ()-3-methyl-4-nonanol (4b), ()-4-methyl-5-decanol (11b), ()-3-methyl-4nonanol (4c), 3-methyl-4-decanone (5c) 4-methyl-5-decanone (11c) 4methyl-5-decanol (11a) Kết sau xử lý thống kê sau: Hai hợp chất (5c) (11a) hai hợp chất có khả thu hút đng dừa tốt với trung bình số vào bẫy lần lượt: 3,6 0,55 con/ bẫy/ tuần 3,8 0,45 con/ bẫy/ tuần khác biệt so với hợp chất dẫn dụ cịn lại Trong đó, hợp chất ()-4-methyl-5-decanol (11a) alcohol có tỉ lệ đồng phân threo chiếm ưu erythro có khả thu hút đuông dừa vào bẫy hiệu hợp chất ()-4-methyl-5-decanol (11b) có tỉ lệ hai đồng phân ngang nhau, với trung bình số lượng đng dừa vào bẫy 1,6 0,55 con/ bẫy/ tuần (Phụ lục 13.1, 13.2 13.3) So sánh hợp chất (11a), (11b) với hai thành phần pheromone tổ hợp đng dừa (10a) (10b) nhận thấy có mối quan hệ tương đồng 18 alcohol có tỉ lệ đồng phân threo chiếm ưu erythro thu hút côn trùng vào bẫy nhiều Điều cho hợp chất (11a) có chứa thành phần (4S, 5S)-4-methyl-5-decanol đồng phân quang học đồng phân threo chiếm ưu nguyên nhân gây hoạt tính sinh học mạnh tương tự (4S, 5S)-4-methyl-5-nonanol biết đến thành phần pheromone tập hợp đng dừa Kết thử nghiệm hỗn hợp racemic ()-4-methyl-5nonanol (10a) có tỉ lệ đồng phân threo chiếm ưu cho hiệu thu hút côn trùng vào bẫy mạnh tương tự hợp chất (11a) Tuy nhiên, kết mang tính chất so sánh dựa hợp chất tương tự, muốn đánh giá xác hợp chất (11a) có phải (4S, 5S)-4-methyl-5-decanol nguyên nhân gây hoạt tính sinh học hỗn hợp racemic hay không cần phải thực thêm thí nghiệm khác tương lai Bên cạnh đó, ()-4-methyl-5-decanone (11c) ketone thu được cách oxi hóa alcohol (11a) có khả thu hút đuông dừa hiệu bẫy côn trùng thấp ngang với (4b), (4c) với số lượng côn trùng vào bẫy 0,71 con/ bẫy/ tuần Tuy nhiên, tổ hợp (11a + 11c) (11b + 11c) hiệu dẫn dụ trùng bị giảm xuống với số lượng côn trùng vào bẫy 0,71 con/ bẫy/ tuần 1,4 0,55 con/ bẫy/ tuần (Phụ lục 13.1, 13.2 13.3) Điều cho hợp chất (11c) thành phần gây chất gây ức chế côn trùng tổ hợp thành phần lại với tổ hợp ()-4-methyl-5-nonanol (10a) 4-methyl-5-nonanone (10c) thành phần ketone lại làm tăng khả dẫn dụ côn trùng Các kết thống kê phần mềm SPSS, với khác biệt thống kê mức ý nghĩa 5%, df = F = 14,691 (Phụ lục 13.2) Kết cho thấy hợp chất (5c), (11a) hai chất dẫn dụ phát có khả dẫn dụ đuông dừa hiệu thành phần pheromone đng dừa (10a), (10b) chí hiệu tương đương với tổ hợp pheromone đuông dừa ()-4-methyl-5- ... đồng ruộng Các nội dung nghiên cứu Tổng hợp racemic alcohol bậc chứa nhánh methyl liền kề: + Tổng hợp alcohol bậc chứa nhóm methyl liền kề từ aldehyde chứa nhóm methyl dạng (CH3(CH2)mCH(CH3)CHO... tổng hợp số pheromone trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề (Z)-alken-1-ol” Nhóm pheromone trùng dạng racemic alcohol bậc chứa nhóm methyl ưu tiên sử dụng bẫy bắt trùng chi phí sản xuất... phí Mục tiêu nghiên cứu luận án Tổng hợp số pheromone trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề (Z)-alken-1-ol Sau đó, thử nghiệm hoạt tính sinh học số cấu trúc pheromone thích hợp đồng ruộng