CƠ SỞ HÓA HỌC HỮU CƠ CỦA HƯƠNG LIỆU

Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com A T Soldatenkov, N M Kolyadina, Le Tuan Anh, Levov A.N, Avramenko G.V CƠ SỞ HÓA HỌC HỮU CƠ CỦA HƯƠNG LIỆU Người dịch: GV Phan Trọng Đức, TS Lê Tuấn Anh Nguyên tiếng Nga: ”Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии” Nhà xuất bản: ”Tủ sách Viện Hàn lâm”- "Академкнига" Mátxcơva Năm xuất bản: 2006 Bản quyền tiếng Việt: GV Phan Trọng Đức, TS Lê Tuấn Anh HÀ NỘI 2011 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com A T Soldatenkov, N M Kolyadina, Le Tuan Anh, Levov A.N, Avramenko G.V Base organic of odour compounds for applied aesthetics and aromatherapy Translaters: Phan Trong Duc Le Tuan Anh In Russian: ”Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии” Publish house: "Академкнига", Moscow Issue: 2006 Copyright in Vietnamese version: Phan Trong Đuc, Le Tuan Anh Hanoi 2011 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Cơ sở hóa học hữu hương liệu/ A T Soldatenkov, N M Kolyadina, Le Tuan Anh, Levov A.N, Avramenko G.V., dịch từ nguyên tiếng Nga: GV Phan Trọng Đức, TS Lê Tuấn Anh – Nhà xuất Tri thức – 2011 – 252 trang Cuốn sách tổng hợp kiến thức hóa học hữu hợp chất sử dụng làm hương liệu - hương liệu có ứng dụng thực tiễn mỹ phẩm, thực phẩm y học (hương trị liệu) Cuốn sách phản ánh lịch sử phát triển cơng nghiệp hóa mỹ phẩm, ngành sản xuất nước hoa mỹ phẩm trang điểm, xem xét nguyên lý đại trình tổng hợp loại hương liệu ứng dụng hóa mỹ phẩm có hoạt tính dược lý Những phương pháp tổng hợp loại hương liệu phổ biến, có ứng dụng thực tiễn cao, phân loại xếp có hệ thống theo nhóm, lớp hợp chất hữu cơ, có ý đến cấu tạo hóa học chúng Ứng dụng hương trị liệu, chế tác dụng sinh học phân tử hương liệu trình bày cách ngắn gọn rõ ràng Các tác giả mong muốn sách tài liệu hữu ích cho sinh viên trường đại học ngành hóa học, sinh học, cơng nghệ hóa học, hóa mỹ phẩm, dược học y học; chuyên gia lĩnh vực tổng hợp hữu cơ, người làm nghiên cứu ngành mỹ phẩm, hóa dược y dược LỜI CẢM ƠN Chúng xin bày tỏ cảm ơn chân thành ủng hộ tài trợ Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á (Đại học Quốc gia Hà Nội) Quỹ Giáo dục Cao học Hàn Quốc việc xuất sách ACKNOWLEDGEMENT We woud like to express our sincere thanks to the support and sponsor of the Asia Research Center (Vietnam National University, Hanoi) and the Korean Foundation for Advanced Studies for the publications of this book Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Mục lục Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Chương Khái niệm chung nguyên tắc tổng hợp chất thơm 10 1.1 Giới thiệu chung lĩnh vực hương thơm 10 1.2 Sự phát triển ngành hóa hữu - hương liệu 12 1.3 Khái niệm chung hoạt tính sinh học hương liệu Hương trị liệu 21 1.4 Cơ chế cảm nhận hương thơm cấp độ phân tử 25 1.5 Nguyên tắc tạo chất thơm 28 1.5.1 Tổng hợp tương tự theo kinh nghiệm 28 1.5.2 Mối liên hệ cấu trúc – hương thơm Các nhóm tạo mùi hương - odorifore 30 1.5.3 Nguyên lý tổng hợp máy tính dự đốn mùi thơm 36 1.5.4 Sơ đồ nguyên lý nghiên cứu tổng hợp hương liệu 37 1.6 Quá trình sinh tổng hợp hợp chất thơm tự nhiên thực vật 41 1.7 Quá trình chiết tách tinh dầu thơm từ nguyên liệu thực vật 45 1.8 Phân loại hợp chất thơm 49 Chương Tổng hợp hương liệu thuộc dãy hidrocacbon mạch thẳng 54 2.1 Các dẫn xuất parafin ankylhalogen đơn giản với vai trò propellent hỗn hợp hương liệu 54 2.2 Tổng hợp hương liệu dẫn xuất rượu ête đơn giản mạch thẳng 56 2.2.1 Các rượu đơn giản C1 – C5 với vai trị dung mơi nước hoa 56 2.2.2 Tổng hợp ankanol no C6 – C12 với hương thơm hoa 58 2.2.3 Rượu không no, đơn chức C6-C11 Citronellol tinh dầu geranium với hương thơm hoa hồng Hương trị liệu 64 2.2.4 Tổng hợp rượu dẫn xuất thuộc dãy alkadien 68 2.2.5 Rượu C15 với ba liên kết bội Nerolidol, Farnesol với hương linh lan 77 2.2.6 Tổng hợp ête thơm 78 2.3 Tổng hợp andehit xeton thơm 79 2.3.1 Các ankanal bão hòa với hương thơm hoa Hidroxycitronellal 80 2.3.2 Ankenal Citronellal với mùi hương chanh Dầu citronellal chemotype 84 2.3.3 Andehit với hai liên kết bội trở lên Citral với hương chanh 87 Tinh dầu chemotype citral 87 2.4 Dẫn xuất axít béo 93 2.4.1 Este axít đơn chức với rượu đơn chức có số nguyên tử cacbon thấp mang mùi hương thơm hoa đặc trưng 94 2.4.2 Geranyl-, Linalyl- citronellylankaloat với mùi hương hoa 98 2.4.3 Este axít hữu (có số ngun tử cacbon lớn) với mùi hương thảo mộc linh lan 101 Chương Tổng hợp dẫn xuất thơm dãy vòng no – alixiclic 103 3.1 Các dẫn xuất xiclopentan 103 3.1.1 Xiclopentanon mang mùi hương hoa nhài 103 3.1.2 Xiclopenten với mùi thơm đàn hương (bạch đàn) 104 3.1.3 Xiclopentenon với hương thơm hoa nhài Jasmon 106 3.2 Tổng hợp dẫn xuất xiclohexan 108 3.2.1 Các dẫn xuất ankyl xiclohexan Dẫn xuất xiclohexanol Mentol Tinh dầu bạc hà 108 3.2.2 Xiclohexanon Menton 116 3.2.3 Xiclohexen 118 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com 3.3 Marcoxiclic C12-C17 Este với mùi thơm gỗ - long diên hương (buazambren) Xeton muscon civeton với mùi xạ hương 134 3.4 Dẫn xuất octa- decahidronaphtalin với hương thơm hoa mùi long diên hương Long diên hương 137 3.5 Tổng hợp dẫn xuất thơm bixicloankan 140 3.5.1 Bixiclo[4.1.0]heptan Tinh dầu đan sâm thuion chemotype 140 3.5.2 Bixiclo[3.1.1]hepten Tinh dầu đào kim nương Tinh dầu trắc bá diệp galbanum dạng pinen chemotype 141 3.5.3 Bixiclo[2.2.1]hepten β-Santalol Santalidol cedrol Borneol với mùi hương thực vật họ kim Camphor Fenchol 144 3.5.4 Bixiclo[3.3.1]nonenon với mùi thuốc Dẫn xuất bixiclo[7.2.0]undecen caryophyllen với mùi hương gỗ Tinh dầu ngọc lan tây (ylang-ylang) 152 3.6 Tri- tetraxicloankan Tinh dầu đàn hương tinh dầu tuyết tùng Balsam gurigumum 153 Chương Tổng hợp dẫn xuất dãy đồng đẳng aren 157 4.1 Dẫn xuất ankyl- bromankenyl benzen para-Xymen với hương thơm cam quýt 157 4.2.1 Dẫn xuất aryl metanol với mùi thơm xạ hương hoa hồng 158 4.2.2 2-Phenyletanol với hương hoa hồng Tinh dầu hoa hồng Phenylpropenol rượu xinamic với mùi hương phong tín tử 160 4.2.3 Este rượu arylalyphatic với axít aliphatic với hương thơm hoa trái 164 4.3 Tổng hợp arylaliphatic andehit 169 4.3.1 Arylankanal Phenyletanal đồng đẳng với mùi hương hoa phong tín tử Cyclamenandehit đồng đẳng 169 4.3.2 Arylpropenal Andehit xinamic Tinh dầu quế Jasminandehit 174 4.4 Axylbenzen Benzandehit có mùi hạnh nhân Axetophenon với mùi thơm hoa 176 4.5 Dẫn xuất nitroankylbenzen có mùi xạ hương 177 4.6 Tổng hợp hợp chất thuộc dãy phenol 179 4.6.1 Các dẫn xuất monohidroxybenzen 180 4.6.2 Dẫn xuất 1,2-dihidroxybenzen Guaiacol Eugenol với hương thơm hoa cẩm chướng (đinh hương) Tinh dầu eugenol chemotype (từ đinh hương, húng pimento obscura – hạt tiêu Jamaica) Vanilin 189 4.7 Dẫn xuất axít arylcacbonoic 200 4.7.1 Axít phenylaxetic xinamic ête chúng có mùi thơm mật ong-balsam Balsam cánh kiến trắng (an tức hương) 200 4.7.2 Axít benzoic ête chúng với mùi hoa balsam 203 4.7.3 Các dẫn xuất axít 2-hidroxybenzoic (salixylic) 2-aminobenzoic (anthranilic) có mùi thơm hoa 205 4.8 Tổng hợp dẫn xuất indan tetrahidronaphthalen với mùi xạ hương 208 Chương Tổng hợp hương liệu với nhân dị vòng ba năm cạnh 213 5.1 Dẫn xuất oxiran với hương thơm dâu tây Dẫn xuất furan Mentofuran Long diên hương Ambroxide 213 5.2 Dẫn xuất pirrole Hợp chất indol có mùi thối mùi hương hoa nhài 219 5.3 Dẫn xuất 1,3-dioxalan Heliotropin Safrole Tinh dầu từ sasfras rau mùi tây dạng hóa học benzodioxalan (benzodioxalan chemotype) 221 5.4 Dẫn xuất thiazol (với mùi cà phê) benzoxazol (với mùi xanh) 224 6.1 Dẫn xuất piran 226 6.1.1 Tetrahidropiran với mùi thơm hoa hồng, hoa nhài bơ 226 6.1.2 Piranon Malthol với mùi hương trái – caremen Coumarin với mùi hương cỏ cắt 230 6.2 Dẫn xuất pyridin Tinh dầu hạt tiêu đen 233 6.3 Dẫn xuất 1,3-dioxan pirazin 235 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com 6.4 Mononucleotit thuộc dãy purin Muối inosinat guanylat vai trò chất tăng mùi thơm 237 6.5 Dẫn xuất đại dị vòng Đại dị vòng với mùi xạ hương 240 Tinh dầu đương quy (bạch chỉ) 240 TÀI LIỆU THAM KHẢO 248 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com LỜI NÓI ĐẦU Trong hai trăm năm tồn phát triển, ngành hóa học hữa cơ, cụ thể tổng hợp hữu điều chế tạo 20 triệu hợp chất hữu Các số thống kê hồn tồn khơng phóng đại, đặc biệt, kể từ phát minh kỹ thuật hóa học tổ hợp vào thập niên cuối kỷ XX, cho phép tổng hợp hàng trăm chí hàng nghìn hợp chất ngày Tổng hợp hữu ngày trở nên phổ biến rộng rãi, chủ yếu xuất phát từ nhu cầu đa dạng phát triển thường xuyên xã hội, bao gồm nhu cầu thẩm mỹ Để đáp ứng nhu cầu ấy, ngành hóa hữu cần xây dựng kịp thời, giải thành công vấn đề như: nghiên cứu phát triển phản ứng có hiệu suất cao, tìm kiếm chất xúc tác có khả đảm bảo tính chọn lọc phản ứng; giải thích, xác định mối quan hệ cấu tạo hóa học khả phản ứng chất tính chất hữu ích hoạt tính sinh học, màu sắc, hương thơm v.v Một hướng phát triển tiềm công nghiệp sản xuất hóa chất có mùi hương dễ chịu, sử dụng công nghiệp nước hoa, mỹ phẩm, sản phẩm vệ sinh, làm hương liệu phụ gia thực phẩm Ngoài ra, cần phải liên tục tiến hành nghiên cứu để phát triển hệ hương liệu có hiệu cao – với lượng nhỏ cỡ vài µg có mùi thơm sâu, đậm, bền Nhiều nghiên cứu cho thấy có nhiều loại nước hoa thể hoạt tính sinh học mạnh Vì thế, hai thập kỷ qua, người ta quan tâm ngày nhiều tới y học cổ truyền phòng chống chữa trị loại chất thơm, tinh dầu – hợp chất gọi chung hương liệu Trong công nghệ mỹ phẩm, làm đẹp, vật lý trị liệu, nhà hóa học, tổng hợp hữu cần quan hệ hợp tác chặt chẽ với nhà dược học, chuyên gia hóa sinh, nhà sinh học, y bác sĩ chuyên gia ngành công nghiệp nước hoa, hóa mỹ phẩm cơng nghệ hóa học Cuốn sách bổ sung kiến thức hóa học hữu cơ, chứa đựng câu trả lời cho vấn đề hóa học, là: lại cần đến ngành khoa học với tên gọi "Hóa học hữu cơ"? Cuốn sách bao gồm vấn đề tinh vi hóa học hợp chất thơm – hương liệu, bao gồm hợp chất có hoạt tính sinh học loại tinh dầu tự nhiên sử dụng ngành công nghiệp sản xuất nước hoa (nước hoa, eau de cologne loại nước thơm); cơng nghiệp hóa mỹ phẩm sản phẩm vệ sinh (mùi thơm, hương thơm cho loại kem, son mơi, mascara, xà phịng, sữa tắm, chất tẩy rửa tổng hợp sản phẩm hóa chất khác); công nghiệp thực phẩm (tạo hương vị cho thực phẩm – phụ gia hương liệu); lĩnh vực khác Cuốn sách chủ yếu trình bày phương pháp tổng hợp Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com hóa chất kiểm nghiệm cho phép sử dụng rộng rãi thực tế với ứng dụng hóa mỹ phẩm nước hoa, nước thơm, hương liệu, phụ gia thực phẩm Cuốn sách tập trung vào đối tượng sinh viên hóa học với cấp học khác chuyên ngành đào tạo thuộc lĩnh vực khác nông nghiệp, dược học, y học, sinh học, hóa dược … cho đối tượng sau đại học Đặc biệt, sách giúp sinh viên giáo viên hướng dẫn lựa chọn đề tài cho nghiên cứu khoa học sinh viên chủ đề cho khóa luận tốt nghiệp Cuốn sách hữu ích cho sinh viên cao học, giáo viên nhà nghiên cứu làm việc lĩnh vực hóa hữu cơ, tổng hợp hóa học tinh vi, hóa hương liệu, hóa sinh học hương liệu hóa học hợp chất có hoạt tính sinh học Nội dung sách trình bày với người đọc phát triển thực tế việc tổng hợp tinh vi hợp chất hữu ích, giúp tạo điều kiện giải vấn đề đặc biệt đặt theo yêu cầu, kế hoạch đường hướng tổng hợp hợp chất hữu ích Nhìn chung, sách sử dụng sách giáo khoa cho nghiên cứu ứng dụng hóa học hữu cơ, tài liệu tham khảo cho đào tạo nghiên cứu lĩnh vực Dữ liệu sách, phân bố theo nhóm lớp hợp chất hóa học, có tương thích cao với trật tự chương trình đào tạo hóa học hữu Chúng tơi trình bày kiến thức theo trật tự nhằm tạo thuận lợi việc so sánh tiếp thu kiến thức cho sinh viên đại học học viên cao học năm đầu Trong lớp hợp chất có trình bày, lựa chọn đơn vị cấu trúc đem lại hương thơm xác định hương liệu Chúng đề cập đến chế phản ứng có tương tác chất trình tổng hợp riêng biệt Chương (phần giới thiệu) trình bày ngắn gọn lịch sử phát triển hóa học chất thơm – hương liệu, cung cấp chế xuất mùi hương tương tác phân tử hương liệu với bio-receptor, cho phép hiểu mối liên hệ (sự tương quan) cấu trúc hóa học phân tử với mùi hương Ngoài ta xem xét nguyên tắc tổng hợp chất thơm, phân loại theo hóa học theo mùi hương, tình hình thị trường sản phẩm mỹ phẩm hương liệu Cơ sở liệu hóa học nhóm chất thơm cụ thể trình bày sáu chương Thành phần, tính chất, hương thơm đặc tính hương trị liệu loại dầu thơm, đặc tả theo nhóm cấu trúc, tương ứng với cấu trúc thành phần dầu thơm Chương thứ hai dành cho việc tổng hợp hợp chất hidrocabon mạch thẳng (aliphatic) Trong chương này, ta xem xét hương liệu có nguồn gốc từ anken, rượu khơng no andehit, este axít hữu Chương thứ ba trình bày trình tổng hợp hương liệu ứng dụng sản xuất nước hoa, mỹ phẩm hương liệu hoạt động khác thuộc nhóm hidrocacbon mạch vòng (alicyclic) - chủ yếu dẫn xuất xiclohexan Trong chương thứ tư, đề Sách khơng bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com cập trình bày liệu trình tổng hợp hương liệu dẫn xuất hidrocacbon thơm - vòng aren chất dẫn xuất benzen, indan naphtalen (nhằm tránh nhầm lẫn, sau khái niệm aren sử dụng chung cho hidrocacbon thơm) Trong ba chương cuối, chúng tơi trình bày thảo luận hóa học chất thơm, với cấu tạo có liên quan đến hợp chất dị vòng (dị vòng năm sáu cạnh) dẫn xuất đại dị vòng Các tác giả sách (tiếng Nga – năm 2006): GS TSKH A.T.Soldatenkov; PGS TS N.M Kolyadina PGS TS A.N Levov – công tác trường Đại học Hữu nghị Mátxcơva (PFUR), Liên bang Nga; TS Lê Tuấn Anh – công tác trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; GS TSKH G.V Avramenko – Chủ nhiệm môn Công nghệ Hóa dược Mỹ phẩm, Hiệu phó trường Đại học Cơng nghệ hóa học Liên bang Nga mang tên D I Mendeleev Các tác giả xin hoan nghênh chân thành cảm ơn tất ý kiến đóng góp từ độc giả giúp chỉnh sửa hoàn thiện sách Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Chương Khái niệm chung nguyên tắc tổng hợp chất thơm* (* Chất thơm sách không dùng để nói dẫn xuất hidrocacbon thơm – aren, mà dùng với khái niệm hương liệu, chất mang mùi thơm Các dẫn xuất hidrocacbon thơm gọi chung aren) 1.1 Giới thiệu chung lĩnh vực hương thơm Trong môi trường xung quanh ln có hữu loại hương thơm, mùi vị khác nhau; khơng nhìn thấy được, chúng có ảnh hưởng đến hành vi người – hoạt động thể chất tâm lý Những hương vị lặng lẽ kiểm soát khả làm việc, trạng thái cảm xúc người Kết nghiên cứu cho biết, khứu giác bình thường người khỏe mạnh có khả phân biệt bốn nghìn mùi vị khác nhau, cịn người có khứu giác đặc biệt – phân biệt mười nghìn dạng khác mùi vị “Ở nơi đâu tỏa ngát hương thơm”, tồn ngơn ngữ mùi hương thứ ngơn ngữ thứ ba giao tiếp người với người (thứ – lời nói âm thanh, thứ hai – hình dạng, chữ mầu sắc) Do vậy, nhận thức giới văn minh không thị giác thính giác (mặc dù, quan quan trọng đem lại cho người hiểu biết giới, văn minh, hành vi …) mà khứu giác Có thể cho rằng, với người nguyên thủy, cảm nhận mùi thơm chiếm vị trí quan trọng việc cảm nhận mơi trường xung quanh, trình cung cấp oxy trì sống Bản - q trình hơ hấp với tổ hợp mùi hương, quan khứu giác xác định, phân tích có khả thơng báo cho chủ thể đối tượng phía trước bạn thù; trước mặt thức ăn tươi nguyên hay ôi thiu, xác định hành động – công hay bỏ chạy, kết bạn không … Một số nhà nghiên cứu cho rằng, giai đoạn tiến hóa, đàn bà ngun thủy lựa chọn bạn tình khơng dựa vào sức khỏe, chiến thắng chiến với đối thủ khác, mà phụ thuộc vào hút bên và cám dỗ từ mùi thân thể Đàn ông thời đại bị hút vẻ người phụ nữ, vẻ đẹp khuôn mặt, thể quyến rũ tất nhiên mùi hương thể Sử dụng mùi hương nhân tạo (khơng có thể người) để tạo cảm tình, tăng tính hấp dẫn để làm át mùi khó chịu có lịch sử – nghìn năm Tinh dầu hương liệu sử dụng kín đáo, tiếp xúc cảm nhận khứu giác nói lên rằng, người mang mùi hương dễ chịu thân thiện giao tiếp mối quan hệ Có thể cho rằng, chừng mực đó, 10 Sách khơng bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Dẫn xuất khơng có nhóm indoflor (3) có mùi hoa nhài, đưa hai nhóm metyl thay đổi mùi hương sản phẩm magnolan (4) – gợi đến mùi hương hoa mộc lan thiên trúc quỳ Cả hai hợp chất thơm bổ sung vào xà phòng loại mỹ phẩm trang điểm khác Một loạt pirazin (5-9) thể rõ đặc tính tạo mùi thơm có hương vị Etylpirazin (5) cho thêm vào thuốc để tạo mùi thơm mạnh 2-Metoxy-3metylpirazin (6) tạo mùi vị đậu phộng, hạt cà phê cacao rang Khi phát triển từ từ mạch ankyl, mùi thơm thay đổi sau: Dẫn xuất 2-metoxy- 3-(2-propyl)- 3-(2-nbutyl)pirazin (7 8) có mùi thơm hạt đậu xanh, 2-metoxy-3-n-hexylpirazin (9) đem lại mùi vị hạt tiêu 2,3,5-trimetyl-6-etylpirazin (10) bổ sung vào chocolat để tăng mùi hương cacao : Khi tiến hành annel hóa vịng pirazin pyrrole tạo thành hệ pyrrolo[1,2-a]pirazin, dẫn xuất 8-metyl (11) thành phần tạo hương thơm quan trọng mùi thịt quay Chất tạo mùi thơm (10) thu hai cách Tại bước (như hai cách) tiến hành ngưng tụ butadion-2,3 (dimetylglyoxal, 12) với diaminoankan (13) Khi đó, phụ thuộc vào cấu tạo diamin ban đầu (13) tạo thành dẫn xuất dạng dihidropirazin (16), tác dụng với kiềm dehidro hóa thành pirazin (14 17) Trong trường hợp tetrametylpirazin (14) nhóm metyl bị brom hóa theo chế gốc tự N236 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com bromsucxinimit (NBS), cịn nhóm bromometyl hợp chất (15) bị chuyển hóa tác dụng tác nhân Grignard Trong phương pháp tổng hợp khác phụ gia thực phẩm (10), sản phẩm trung gian trimetylpirazin (17) bị etyl hóa vào vị trí khơng có nhóm theo điều kiện phản ứng Friedel-Crafts: Hương liệu tạo mùi vị (7 8) tổng hợp từ 2-metylpirazin (18) theo phản ứng liên tục, clo hóa nhiệt độ cao nhân heteroaren, nucleophil nguyên tử clo (metoxy hóa choloropirazin, 19) gắn nhóm ankyl vào hợp chất (20 21) ankyliodua với có mặt kiềm mạnh (NaNH2): 6.4 Mononucleotit thuộc dãy purin Muối inosinat guanylat vai trò chất tăng mùi thơm Axít inosinic (1) axít guanylic (3) với muối chúng (2, 4) chất tăng mùi (làm hồi phục) làm biến đổi mùi vị thực phẩm (đồ hộp, súp, gia vị …) Những nucleosidmonophotphat thu thủy phân axít ribonucleic mơi trường kiềm (ví dụ, axít guanylic thu với số lượng lớn từ vảy cá) 237 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Axít inosinic (inosin-5’-monophotphoric) thu từ lên men glucozơ Axít guanylic (3) muối guanylat (4) thu từ xanthin (5), clo hóa thành dicloropurin (6) Sau thực tương tác purin (6) với axylhalogenose (7) (ribose, nhóm hidroxyl glycoside ngun tử halogen, cịn nhóm OH cịn lại bảo vệ nhóm benzoyl) Trong sản phẩm nucleoside (8) tạo thành trình trùng ngưng, tiến hành nucleophil nguyên tử clo nhóm amin (tác dụng với dung dịch amoni rượu), nhóm amoni vị trí C-6 chuyển thành nhóm hidroxyl thơng qua tạo muối diazonium Sau photphor hóa axít polyphotphoric (PPA) thực giải phóng nhóm benzoyl mảnh ribose Tương tự ribosyl hóa bazơ guanin với nhóm NH, NH2, OH bảo vệ bis-(trimetylcilyl)amin: 238 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Xanthin (5) thu phương pháp tổng hợp Theo phương pháp, hợp chất tổng hợp qua axít uric (10) Trong trường hợp này, trước tiên, tiến hành trùng ngưng nhiệt hai phân tử ure với axetal (9) Khi tạo thành axít uric (10) Khi nung nóng hợp chất (hay dạng triaxetat) với fomandehit xảy trình khử mở vịng đóng vịng kèm theo tách loại CO2 NH3 Kết qua sản phẩm trung gian (11) tạo thành xanthin (5) với hiệu suất cao: Trong phương pháp công nghiệp khác (nhiều giai đoạn hơn), phương pháp tổng hợp axít uric (10) xanthin (5) từ cacbamit axít malonic – 2-xyanaxetat (12) Phản ứng trùng ngưng chúng đun sơi có mặt natri etylat Phản ứng xảy thông qua sản phẩm trung gian nitril (13) với tạo thành muối 4-aminouracil (14) Sau đó, muối bị nitro hóa 0÷2оС dung dịch axít axetic hỗn hợp đươc kiềm hóa Muối nitrouracil thu (15) bị khử thành diamin (16) nung nóng với natri hidrosulfua Diamin (16) bị đóng vịng thành xanthin (5) trùng ngưng với axít fomic Nếu diamin nóng chảy với ure (1600C), sau đó, hỗn hợp hòa tan kiềm, lọc kết tủa kết tủa thu phản ứng với HCl NH4Cl thu muối amoni axít uric Muối xử lý với H2SO4 thu axít uric tự do: 239 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Sau axít uric sử dụng để tổng hợp xanthin đề cập 6.5 Dẫn xuất đại dị vòng Đại dị vòng với mùi xạ hương Tinh dầu đương quy (bạch chỉ) Một loạt hợp chất, có cấu tạo dựa đại dị vịng chứa oxy (thường từ 13 đến 17 nguyên tử cacbon), có mùi xạ hương Phần lớn số chúng có cấu trúc este vịng – macrolacton, cịn gọi macrolide Theo danh pháp IUPAC, lacton gọi tên sau, tên mạch cacbon từ axít gốc thêm phần vĩ tố “olide” Phần tiền tố số, ký hiệu vị trí nguyên tử cacbon liên kết với ngun tử oxy để đóng vịng lacton, ngun tử cacbon thuộc nhóm cacboxyl Như vậy, macrolacton (1) có danh pháp 15-pentadecanolide, macrolide (2) – 16-haxadecen-7-olide 240 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Dẫn xuất đại dị vịng thơm (1, 2) ngồi mùi thơm xạ hương q giá, cịn có tơng mùi long diên hương, mang tính chất đồng vận – tăng cường mùi thơm cho chất thơm khác hỗn hợp hương liệu mỹ phẩm Ambrettolide (2) hợp chất có giá trị lớn, sử dụng chủ yếu để sản xuất nước hoa Các dẫn xuất exaltolide (1) ambrettolide (2) có nguồn gốc thực vật Macrolide (1) thành phần nhiều tinh dầu, tách từ rễ hạt đương quy (bạch chỉ, Angelica officnalis) Hàm lượng tinh dầu khơng lớn – 1-2,5% lại đem đến cho tinh dầu mùi xạ hương Tinh dầu có giá thành cao Trong hương trị liệu, hữu ích để điều trị bệnh cảm cúm, ho hen xuyễn Ambrettolide (2) có chứa tinh dầu tách từ hạt Hibiscus abelmoschus Một phương pháp tổng hợp macrolacton q trình trùng ngưng đóng vịng este (3) thành axyloin (4) tiếp tục khử hợp chất thu macroxeton (5) (xem phần 3.3) Macroxeton thu chuyển hóa tiếp thành sản phẩm macrolide mong muốn Như vậy, oxy hóa chuyển vị theo Baeyer-Villiger, macroxeton (5, n=11) tác dụng peroxy axít (axít Caro, 6) oxy hóa thành exaltolide (1): Trong phương pháp khác, việc hình thành vịng macrxeton macrolide q trình trải qua nhiều giai đoạn Ví dụ, xeton (7) chuyển hóa thành exaltolide sơ đồ sau: Tại giai đoạn thứ nhất, thực phản ứng kết hợp theo chế gốc tự (khi có mặt bis-tret-butơxít, 8) prop-2-en-1ol (rượu allylic) với vị trí α- xeton (7) Tại giai đoạn 241 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com thứ hai, xảy q trình đóng vịng với xúc tác axít thành vịng xetonol (9) bixiclo (10) Sau đó, tác dụng axít HNO2 hợp chất bixiclo bị oxy hóa hợp vịng vị trí liên kết đơi Kết bixiclo chuyển thành macrolacton (11), ngun tử cacbon vị trí 12 bị oxim hóa Tại giai đoạn cuối cùng, hydrazinhidrat mơi trường kiềm khử nhóm oxim thành nhóm OH Dẫn xuất dihidropiran (10) bị oxy hóa tác dụng H2O2 thành hidroperoxit (12), hợp chất sau tác dụng nhiệt, đun xylen thành exaltolide (1): Để tổng hợp macrolacton dạng (1) sử dụng dẫn xuất ω-brom-, (14) ω-hidroxy, (13) ω-alcoxycacbonyl-, (15) axít béo: O (CH2)5 OH (CH2)6 O COOH H+, -H2O (13) (CH2)6 (CH2)11 (1) exaltolide COOH (CH2)5 CH2 (15) O COMe NaOH, -HBr (CH2)5 Br (CH2)6 COOH (14) , H+ -MeCOOH Điều kiện để thực phản ứng đóng vịng tồn cấu hình linh động, (có thể gấp lại được), trung tâm phản ứng tiến gần lại với Dễ dàng nhận thấy, trường hợp cấu hình mạch thẳng tạo thành sản phẩm dạng oligomer Trong trường hợp nồng độ dẫn xuất axít béo thấp, tính chọn lọc của phản ứng theo trình đóng vịng nội phân tử tăng lên đáng kể, xác suất va chạm phân tử Nhưng cơng nghiệp, sử dụng phương pháp pha lỗng khơng có hiệu kinh tế người ta giải vấn đề nhờ phương pháp thioeste hóa axít béo (13) dipyridyldisulfua (16) Phương pháp cho phép tăng cường trình lacton hóa nhờ hoạt hóa khơng nhóm cacbonyl mà cịn nhóm hidroxyl phân tử thioeste (17) 242 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Nhờ định hướng nhóm hidroxyl vào nguyên tử nitơ thioeste (17) xảy trình chuyển điện tử thu hẹp khoảng cách hai trung tâm phản ứng tạo thành sản phẩm trung gian zwitter-ion (18) Phản ứng đun hồi lưu xylen với hiệu suất tạo thành macrolacton (1) tới 50% Axít ω-hidroxypentadecanic (13) este (15) tổng hợp từ dodecan-1,12diol (19) theo sơ đồ sau: Diol (19) kết hợp với phân tử este (20) theo chế gốc tự Trong este 4,15dihidroxypentadecanat (21) vừa thu được, cần loại bỏ nhóm OH vị trí C-4 Điều thực sau Trước tiên este (21) đóng vịng γ-butyrolacton (22), sau tiến hành bảo vệ nhóm hidroxyl cuối mạch, phần lacton bị khử mở vòng xúc tác Raney nickel Kết nhóm OH vị trí C-4 bị loại bỏ tạo thành dẫn xuất Oaxyl (15) Axít (13) tạo thành từ este (15) phương pháp thủy phân Một phương pháp điển hình tổng hợp axít (13) (15) dựa sở phản ứng brom hóa axít undecanoic (23), thực tác dụng ánh sáng UV Điều dẫn đến việc tạo thành hỗn hợp dẫn xuất brom Nhưng có mặt xúc tác Al2O3 tạo thành phức với nhóm cacboxyl định hướng bề mặt ơxít (nhờ hấp phụ hóa học), cịn gốc aliphatic – hướng ngồi, đảm bảo tăng đáng kể độ chọn lọc tạo dẫn xuất ω-brom 243 Sách khơng bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Axít ω-bromundecanoic (24) thu bị O-axyl hóa dạng muối natri (25) tham gia vào phản ứng trùng ngưng điện hóa với muối monoester axít adipinoic (26) Khi điện phân hỗn hợp muối dung dịch rượu anode tạo thành gốc tự do, gốc bị decacboxyl hóa thành gốc ankyl tự tham gia vào trình kết hợp C-C tạo thành este (27): Quá trình thủy phân dieste thu axít (15) (13) Axít ωbrompentadecanoic (14) tổng hợp phương pháp tương tự brom hóa axít pentadecanoic theo chế gốc tự (28): Một lượng axít undecanoic (23) pentadecanoic (28) tổng hợp phương pháp oxy hóa cắt mạch parafin (29) khơng khí với có mặt hợp chất Mangan vai trị chất khơi mào xúc tác Q trình oxy hóa xảy kèm theo phá vỡ liên kết C-C, tạo thành axít béo (30) với mạch cacbon ngắn chưng cất thu axít (23) (28): Trong mối liên quan đến phát triển phương pháp có chọn lọc dehidro hóa xúc tác nhiệt dẫn xuất parafin có mạch cacbon lớn (31) tới olephin (32) sử dụng phương pháp hidrocacboxyl hóa cắt mạch -olephin thành axít béo (23, 28) Xúc tác trình cacbonyl kim loại (150oC, 5-10 atm, 0,49 – 0,98 MPa): 244 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Việc sử dụng chất xúc tác biến tính, dạng tris(triphenylphotphin)-cacbonylrhodi hydrua, cho phép tăng tính chọn lọc hạ nhiệt độ trình Giả sử rằng, anken kết hợp với kim loại, sau monơxít gắn vào liên kết ankyl-kim loại thành phức axylkim loại Khi hidroxyl hóa nhóm –(CO)-Ph, nhóm oxo chuyển hóa thành nhóm cacboxyl phá vỡ liên kết với kim loại, bão hòa hidro lại liên kết với phân tử anken Xúc tác rhodi có tính chọn lọc (cho sản phẩm axít mạch thẳng), có giá thành cao Trong cơng nghiệp có sử dụng xúc tác coban, rẻ tạo thành hỗn hợp axít mạch thẳng mạch nhánh Dãy dẫn xuất macrolide có nguồn gốc tổng hợp dường có mùi xạ hương bền lâu, cho phép sử dụng chúng vai trò hương liệu quan trọng Cụ thể, vòng lacton 25 cạnh (33) vòng lacton 17 cạnh (34, 35) chất tạo mùi thơm cho xà phòng, mỹ phẩm (cả ba chất), thực phẩm (chỉ hợp chất 34) Để sản xuất nước hoa eau de cologne sử dụng macrolide (33 34) Tất macrolide tổng hợp theo công nghệ Tại bước đầu tiên, tiến hành trùng ngưng 1, ω-ankandiol (36) dạng dẫn xuất O-natri với axít ω-bromaliphatic mạch 245 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com thẳng (37) Monoeste (38) dễ dàng polimer hóa thành polyeste (39), sau tác dụng nhiệt depolimer hóa đóng vịng tạo thành sản phẩm thơm cuối heteromacrolide (3335) Đại dị vịng dieste macrolide dạng (40, 41) có mùi thơm xạ hương tìm thấy ứng dụng dạng chất tạo mùi thơm xà phòng, mỹ phẩm trang điểm thành phần hương liệu khác Ngồi ra, este (41) cịn ứng dụng làm chất định hương Trong tổng hợp dị vòng macrolide, vai trị chất ban đầu có sử dụng axít béo dicacbonoic (42) – axít sebacic (n=8) 1,10-decandinoic (10) Các axít nung nóng với etilenglycol, trước tiên chuyển thành monoeste (43), sau tự ngưng tụ thành dạng polyeste mạch thẳng (44) Khi tăng nhiệt độ, polyeste chịu tác động nhiệt depolymer hóa tồn dạng đại dị vòng dieste bền (40, 41) : Trong phần cuối, có xem xét thêm hai hợp chất đại dị vịng, đã, có vai trị quan trọng đời sống nhiều người dân Đó thành phần tạo mùi thơm trầm hương tinh dầu trầm hương – incessol (45) dạng O-axetat (46), thuộc nhóm bixiclo[10.2.1]oxapentadecadien : 246 Sách khơng bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com Cơng mà nói, mùi hương trầm hợp chất thứ ba đem lại – xiclotetradecadienol (47) Ngồi ra, tinh dầu trầm hương, có mùi thơm balsam với tơng mùi hương chanh, chứa tới 60% monotecpen tới 10% dẫn xuất chứa oxy chúng Một số tinh dầu làm giàu octanol (tới 60%) dạng axetat Trầm hương (hay olibanum) - nhựa Boswelli sacra F., chiết dung dịch rượu, dịch chiết làm bay dung môi, thu absolute hương trầm (hiệu suất 10%) bổ sung vào nước hoa Nước hoa bổ sung hương trầm có tơng mùi «Phương Đơng» Trong hương trị liệu có sử dụng tinh dầu trầm hương trường hợp bị viêm khớp, cảm lạnh, để chăm sóc da ngăn hói đầu Hàng năm, sản lượng trầm hương đạt 2-3 nghìn Nó sản xuất chủ yếu Ethiopia, Eritrea, Yemen, Ấn Độ Phần tốt sử dụng việc xông hương nơi thờ tự, tín ngưỡng nhiều tơn giáo khác Cơng dụng sử dụng từ 5000 năm trước 247 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Хейфиц Л.А., Дашунин В.М Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии М.: Химия, 1994 256 с Братус И.Н Химия душистых веществ, М : Агропромиздат, 1992 240с Шулов Л.М., Хейфиц Л.А Душистые вещества и полупродукты парфюмернокосметического производства М.: Агропромиздат, 1990 208с Риммель Э Энциклопедия парфюмерии М.: Пищевая промышленность, 1998 Войткевич С.А 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии М.: Пищевая промышленность 1994 Войткевич С.А Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии М.: Пищевая промышленность, 2001 284с Теддер Дж., Нехватал А., Джубб А Промышленная органическая химия М: Мир, 1977 702 с Евстигнеева Р.П Тонкий органический синтез М.: Химия, 1991 184 с Общая органическая химия В 12 т.: Пер с англ./ Под ред Н.И.Кочеткова и др М.: Химия,1981-1988 10 Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П Органическая химия М.: МГУ, 1999 Ч 560 с.; Ч 624 с.; М.: БИНОМ Лаборатория знаний, 2004 Ч.3 544 с.; Ч.4 726 с 11 Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т Органическая химия/Под ред М.Д Стадничука Санкт-Петербург: Иван Фёдоров, 2003 624 с 12 Шабаров Ю.С Органическая химия М.: Химия, 2000 848 с 13 Березин Б.Д., Березин Д.Б Курс современной органической химии М.: Высшая школа, 2001 758 с 248 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com 14 Ласло П Логика органического синтеза М.: Мир, 1998 Т.1 229 с.; Т.2 200 с 15 Смит В., Бочков А., Кейпл Р Органический синтез Наука и искусство М.: Мир, 2001 573 с 16 Быков Г.В История органической химии М.: Наука, 1978 379 с 17 Пожарский А.Ф., Солдатенков А.Т Молекулы-перстни М.: Химия, 1993 257 с 18 Роzharskii A.F., Soldatenkov A.T., Katritzky A.R Heterocycles in Life and Society An introduction to heterocyclic chemistry and biochemistry and the role of heterocycles in science, technology, medicine and agriculture Chichester New York: J.Wiley, 2011 301 p (2-nd Ed.) 19 Солдатенков А.Т., Колядина Н.М., Шендрик И.В Основы органической химии лекарственных веществ М.: Химия, 2001, 192 с (1-е издание); М.: Мир, 2003 192 с (2-е издание, исправленное и дополненное) 20 Солдатенков А.Т., Колядина Н.М., Шендрик И.В Средства защиты, лечения и регуляции роста животных и растений Основы органической химии М.: Химия, 2004 264 с 21 Джилкрист Т Химия гетероциклических соединений М.: Мир, 1996 464 с 22 Иванский В.И Химия гетероциклических соединений М.: Высшая школа, 1978 559 с 23 Лазурьевский Г.В., Терентьева И.В., Шамшурин А.А Практические работы по химии природных соединений М.: Высшая школа, 1966 336 с 24 Кретович В.Л Биохимия растений М.:Высшая школа 1980 445с 25 Семёнов А.А Очерк химии природных соединений Новосибирск : Наука Сибирская изд Фирма РАН, 2000 664 с 249 Sách không bán – liên hệ tuananhchem@gmail.com 26 Лебедев Н.Н Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза М.: Химия, 1988 592 с 27 Нифантьев Э.Е., Парамонова Н.Г Основы прикладной химии М.: Владос, 2002 144 с 28 Авраменко Г.В., Войткевич С.А., Гулый С.Е., Ким В.Е., Коральник С.И., Пучкова Т.Б./под ред Т.В.Пучковой и А.А.Родюнина/ Толковый словарь по косметике и парфюмерии Том Сырье и биологически активные добавки ООО ”Фирма Клавель” М.: 2000 264с 29 Войткевич С.А., Хейфич Л.А От древних благовоний до современной парфюмерии и косметики М.: Пищевая промышленность, 1997 30 Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Зайцев А.Н Пищевые добавки М.: Колос, 2002 256 с 31 Сарафанова Л.А Пищевые добавки : энциклопедия Санкт-Петербург: ГИОРД, 2003 688 с 32 Браун Д.В Ароматерапия М.: ФАИР–ПРЕСС, 2004 272с 33 Артемова А Ароматы и масла исцеляющие и омолаживающие Санк-Петербург: Диля, 2004 160с 34 Ароматы и запахи в культуре / Сост О.Б.Вайнштейн./ М.: Новое литературное обозрение, 2003 Книга 1, 608 с и Книга 2, 664 с 250