- Với ưu thế về độ chọn lọc lập thể tương đối tốt trong tổng hợp các hợp chất có cấu hình (Z), phản ứng Wittig được chọn là phản ứng chìa khóa để tổng hợp (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate. So với nhiều phương pháp để tạo nối đôi C=C như phản
ứng ghép Grignard giữa một alkene và một alkyl halide, khử alkyn thành alkene thì phản ứng Wittig được xem là một hướng đi thuận tiện trong tổng hợp pheromone ở Việt Nam kể từ những nghiên cứu ban đầu về pheromone của GS.TSKH Nguyễn Công Hào.
- Về mặt cấu trúc hóa học thì pheromone giới tính bướm của sâu đục thân lúa có dạng cấu hình đồng phân hình học (Z)-alkene. Riêng alkene lại có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp nên chúng. Chẳng hạn như tách một phân tử nước từ alkanol, khử alkyn thành alkene, phản ứng Wittig, phản ứng olefin hoá, ….
- Trong luận văn này chúng tôi chọn phản ứng Wittig làm phản ứng tạo liên kết đôi C = C có cấu hình (Z) chiếm ưu thế cho sơ đồ tổng hợp vì lý do: Phản ứng có sự lựa chọn lập thể cao và phù hợp với điều kiện nghiên cứu ở Việt Nam.
- Lựa chọn nguồn nguyên liệu ban đầu (chất nền) thích hợp cho sơ đồ phản ứng không kém phần quan trọng, nhiều khi giữ vai trò quyết định thành công cho cả sơ đồ tổng hợp ra pheromone. Khi dùng phản ứng Wittig để tạo liên kết đôi C = C luôn cần có hai synthon là aldehyde và muối alkyl triphenylphosphonium halide. Chúng tôi áp dụng phương pháp phân tích tổng hợp ngược cho sơ đồ tổng hợp hợp chất (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate.
- Pheromone là một ester bất bão hòa 16C, nối đôi ở vị trí số 9. Để điều chế được chất này có thể thực hiện trực tiếp bằng phản ứng Wittig với 2 khả năng sau:
Hướng thứ nhất: Nếu xuất phát từ synthon AcO-alkyl triphenylphosphonium halide thì synthon trước đó là dạng monohalide-OAc. Khi đó muốn có được synthon dạng này thì synthon trước lại phải là dạng halide-alcohol được điều chế từ chất nền ban đầu là diol.
Hướng thứ hai: Nếu xuất phát từ synthon aldehyd–OAc thì synthon trước đó của nó phải là dạng alcohol–OAc. Việc có được alcohol-OAc từ diol 9C là không đơn giản về tổng hợp như trường hợp tổng hợp 9-bromononan-1-ol từ nonan-1,9-điol. Trên cơ sở đó sơ đồ tổng hợp ngược để tìm chọn chất nền ban đầu được giới thiệu như Sơ đồ 3.
Sơ đồ 3 Phân tích tổng hợp ngược (retrosynthesis) của (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate
Dựa vào sơ đồ phân tích tổng hợp ngược nêu trên chúng tôi đã chọn sơ đồ tổng hợp (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate như Sơ đồ 4.
Sơ đồ 4 Tổng hợp (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate từ nonan-1,9-diol và pentanal Tác chất: a) HBr/acetone; b) Ac2O/Py; c) PPh3/toluene; d) pentanal/tert-butoxide kali.
Trước hết 9-bromononan-1-ol được điều chế bằng cách đun hồi lưu hỗn hợp nonan-1,9-diol và hydrobromic acid với dung môi acetone-petroleum ether. Synthon thứ hai là 9-bromononyl acetate (2) điều chế từ hỗn hợp của 9-bromononan-1-ol và acetic anhydride được khuấy trong pyridine. Hợp chất (3) được tạo ra bằng cách đun hồi lưu hỗn hợp triphenylphosphine và 9-bromononyl acetate trong acetonitril. Phản ứng chìa khóa nối dài mạch carbon là ghép Wittig giữa ylide của muối (3) với hợp chất pentanal trong môi trường base là tert-butoxide kali cho được sản phẩm cuối là
(Z)-9-tetradecen-1-yl acetate, pheromone giới tính bướm của sâu đục thân lúa.
- Tổng hợp hợp chất (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate với sơ đồ hoàn toàn mới so với những nghiên cứu trước đây. Mặt khác, ở đây chúng tôi đã áp dụng một số phương pháp và kỹ thuật mới trong tổng hợp hữu cơ để thực hiện các phản ứng trong sơ đồ tổng hợp, giúp cho tổng thể sơ đồ phản ứng đơn giản đi rất nhiều. Kết quả thu được khả quan sẽ hỗ trợ đáng kể để phát triển hướng nghiên cứu tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học, có ý nghĩa thực tiễn trong việc bẫy côn trùng gây hại, giúp ngành bảo vệ thực vật chủ động có kế hoạch phòng trừ, đồng thời góp phần đa dạng hóa các phương án tổng hợp pheromone sử dụng cho công tác dự báo mật độ côn trùng gây hại ở Việt Nam.
- Các kết quả thu được còn góp phần làm phong phú thêm những kết quả nghiên cứu về phản ứng ghép Wittig là phản ứng tạo nối đôi carbon-carbon một cách hiệu quả đồng thời có tính chọn lọc lập thể cao. Trong môi trường base là
tert-butoxide kali, sản phẩm cuối thu được là một hỗn hợp đồng phân hình học (E) và
(Z), trong đó sản phẩm có cấu hình (Z) chiếm tỷ lệ chủ yếu. Đây là cơ sở thuận lợi cho việc loại bỏ đồng phân (E) và thu được sản phẩm đồng phân (Z) có ý nghĩa thực tiễn trong việc thử nghiệm bẫy côn trùng gây hại.