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).

8
H
CH
3
R
1
*
(R)
CH
3
H

R
1
*
(S)
- Tổng hợp etyl 4-metyloctanoat
Sử dụng thiết bị lò vi sóng: Công suất chiếu xạ 200 W, thời gian 5 phút cho độ chuyển hóa > 99% (theo GC),
hiệu suất > 90%.

Etyl-4-metyloctanoat 1, C
11
H
22
O
2
(M = 186). Điểm sôi 86
o
C/12 mmHg. Este 1 tổng hợp từ citronellal thiên nhiên có [

]
D
28

= -0,76 (c 6, CHCl
3
). MS (m/z): 43, 55, 60, 73, 83, 88, 101 (100), 111, 124, 129, 141, 157. IR (

max
, cm
-1
): 2926, 2865, 1738

(s, C=O), 1459, 1377, 1254, 1173 (s, C-O), 1112, 1034, 933, 857, 781.
1
H NMR (500 MHz, CDCl
3
, ppm)

H
= 0,88 (dt, J =
3 Hz, J = 7 Hz, 6H, CH
3
-4, H-8), 1,12-1,30 (m, 6H, H-5,6,7), 1,25 (t, J = 7Hz, 3H, CH
3
-CH
2
O), 1,44 (m, 2H, H-3), 1,66 (m,
1H, H-4), 2,30 (m, 2H, H-2), 4,12 (q, J = 7 Hz, 2H, CH
2
O).
13
C NMR (125 MHz, CDCl
3
, ppm)

C
= 14,11 (C-8), 14,26 (C-
2), 19,32 (C-9), 22,95 (C-7), 29,18 (C-6), 31,96 (C-3), 32,21 (C-4), 32,41 (C-2), 36,36 (C-5), 60,19 (C-1), 174,20 (C-1).
Nh vậy: Phản ứng oxi hóa alken 10 thành acid 24 thành công với tác chất KMnO
4
-FeCl
3

/aceton ở -78
o
C. 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 sơ đồ hoàn toàn mới so với 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 4-metyl-5-nonanol từ 2-bromopentan và pentanal
- Hợp chất 2a, có [

]
D
29
= 0, phổ IR (

, cm
-1
) có mũi mạnh và rộng ở 3371 cm
-1
của nhóm OH. Phổ
1
H NMR
(500 MHz, CDCl
3
,

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
13
C NMR (125 MHz, CDCl
3
,

ppm) xuất hiện tín hiệu của -CH-OH ở

C
= 75,24 ppm. Một số
peak xuất hiện bên cạnh các peak chính ở

C
= 14,37, 15,25, 20,47, 22,80, 28,48, 33,08, 34,19, 38,56, 76,11
tơng ứng C-1, C-10, C-2, C-8, C-7, C-3, C-6, C-4, C-5 dự đoán có sự hiện diện của hỗn hợp 2 đồng phân
cấu hình threo và erythro trong phân tử. Nếu so sánh chiều cao của peak theo tỉ lệ thì lúc này gần bằng 1:1.

- Điều này đợc lý giải nh sau:
Hợp chất (4S,5S)-4-metyl-5-nonanol 2 có cấu trúc hóa học với 2 carbon bất đối xứng liền kề. Nó có một đối
quang (enantiomer) (4R,5R)-2 và hai đồng phân di-a (diastereoisomer). Trong trờng hợp này aldehyd không có
carbon bất đối xứng tác dụng với tác chất Grignard có carbon bất đối xứng, tác nhân ái nhân (nucleophil)

R
1
CH

CH
3
là carbanion có một carbon bất đối xứng trong phân tử nên vẫn tồn tại hai đối quang dới đây trong
chính hỗn hợp racemic.
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 không có carbon bất đối
xứng. Hiệu suất phản ứng 94% (xem bảng 3.1).

9
Aldehyd có một carbon bất đối xứng (C*) trong phân tử nên nó có hai đối quang ứng với hai cấu hình (A) và (B)
sau đây.
Mỗi cấu hình có hai cấu trạng. Do đó, hai cấu hình sẽ có bốn cấu trạng.
Phản ứng lúc này tuân theo quy tắc Cram [41] xảy ra theo cơ chế cộng ái nhân A
N
, có tính chọn lựa lập thể,
trong đó tác nhân ái nhân tấn công vào C của nhóm C=O sau khi aldehyd đã tạo phức với cation MgBr
+
.
Góc tấn công là góc tù và hớng tấn công u tiên từ phía nhóm nhỏ H, cho nên sản phẩm chính hình thành
từ các cấu trạng (A
1

) và (B
2
) tức cấu hình threo sẽ chiếm u thế. Kết quả lý thuyết phù hợp với thực tế sản
phẩm phân tích trên NMR, tỉ lệ threo:erythro = 2:1.
Alcol 2 có điểm sôi 98
o
C/13 mmHg, n
D
29
= 1,4296, [

]
D
29
= +0,1 (neat). Mặc dù độ quay cực của hợp chất rất
yếu (đồng phân quang học sạch của (4S,5S)-2 có [

]
D
22
= +12,3 (c 1,10 CHCl
3
)[87]) nhng lại quay phải (+), kết
hợp cách giải thích theo mô hình Felkin - Anh [41] cho thấy nó nghiêng về đồng phân (4S,5S)-2 [96],[87],[97]
tức là đồng phân này tạo thành trong phản ứng Grignard chiếm u thế hơn các đồng phân còn lại. Ngoài ra, cặp
đối quang (4S,5S)-2 và (4R,5R)-2 cũng chiếm u thế so với 2 đồng phân (4S,5R)-2 và (4R,5S)-2.

3.3.3 - Tổng hợp 4-metyl-5-nonanon
Alcol 2 đợc chọn đem oxi hóa bằng K
2

Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
thành 4-metyl-5-nonanon 33, sản phẩm với 10C, không còn
xuất hiện hiện tợng hỗn hợp đồng phân cấu hình threo và erythro trên phổ NMR. Điều này phù hợp với lý
thuyết là hợp chất keton 33 khi đó sẽ chỉ còn một carbon bất đối xứng tại vị trí số 4 trên mạch carbon nên sẽ
không còn xuất hiện hỗn hợp đồng phân cấu hình threo và erythro trong sản phẩm. Số carbon xuất hiện trên phổ
13
C NMR phải là 10C.
3.3.4 - Hoàn nguyên 4-metyl-5-nonanol từ 4-metyl-5-nonanon
Carbanion (:H
-
) là do NaBH
4
cung cấp tấn công vào C của nhóm C=O là đồng đều ở cả hai phía của mặt phẳng
nối đôi C=O sẽ cho hợp chất có 2 tâm carbon bất đối xứng. Kết quả là alcol 2b có [

]
D
29
= 0, hình thành từ hoàn
nguyên keton 33 bằng NaBH
4
có tỉ lệ threo:erythro = 1:1, phù hợp với thực tế sản phẩm sau tổng hợp đợc phân
tích trên phổ

13
C 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 -10
o
C và allyl acetat có nối đôi C=C đầu mạch.
SPC: sản phẩm chính; SPP: sản phẩm phụ
Cơ chế phản ứng ghép tác chất Grignard với allyl acetat có cấu trúc nối đôi C=C đầu mạch

R
-
Cu
+
+
CH
2
CH CH
OAc
R'
RCH
2
CH CH R'
CH
2
CH CH
R
R'
R
-

Mg
+
Br + Cu
+
I
-
RCu + I-Mg-Br
+CuOAc
R
-
Cu
+
+
CH
2
CH CH
OAc
R'
+
CuOAc
SPC
SPP
S
N
2'
S
N
2
H
CH

3
R
1
H
O
CH
3
H
R
1
H
O
(
A
)
(
B
)
R
1
>CH
3
>H
H
CH
3
R
1
H
O

CH
3
H
R
1
H
O
(A
1
)(B
1
)
CH
3
H
R
1
H
O
H
CH
3
R
1
H
O
(A
2
)(B
2

)

10
Phản ứng xảy ra theo 2 cơ chế S
N
2 và S
N
2, trong đó sản phẩm do chuyển vị allyl chiếm u thế. Sản phẩm sinh ra
có chứa một lợng chất phân nhánh chiếm khoảng 10% đợc loại khỏi hỗn hợp sau khi lọc qua cột silicagel tẩm
20% nitrat bạc.
Kết quả: Trong sơ đồ 2.10, hợp chất 4, 9d, 17, 35, 38, 39 thực hiện trong điều kiện siêu âm nên rút ngắn thời
gian phản ứng, chuyển hóa > 90%GC (monitoring). Sản phẩm thu đợc là hỗn hợp đồng phân (E)/(Z) của 8-
tetradecenyl format, trong đó cấu hình (E) chiếm u thế và có tỉ lệ (E)/(Z) = 3:1 [theo cách Mori K. [89] là đo
chiều cao các mũi trong phổ
13
C NMR để xác định tỉ lệ (E):(Z)]. Tỉ lệ này thuận lợi cho thử nghiệm bẫy bớm
của sâu đục trái mà không phải tổng hợp riêng rẽ từng cấu hình để phối trộn lại. Tuy nhiên, để xác định chắc
chắn cấu hình (E) chiếm u thế trong hợp chất, sản phẩm đợc kiểm tra bằng cách lọc lại trên cột silicagel tẩm
20% nitrat bạc để loại đồng phân chiếm hàm lợng ít rồi đem phân tích NMR. Trên phổ
1
H NMR ở

H
= 5,36
ppm
vị trí của 2 proton trên nối đôi C=C xuất hiện 1 mũi ba (t) với J = 14,25Hz, cho thấy đây chính là hợp chất
có cấu hình (E). iệu suất toàn phần sơ đồ 2.10 là 28%. Đây là sơ đồ mới, với 9 chất chính, 3 phụ chất và xúc tác
đợc tổng hợp thành công.

(E)-8-Tetradecen-1-yl format 4, C

15
H
28
O
2
(M = 240). Điểm sôi 110-111
o
C/0,65 mm Hg, n
D
27,5
= 1,4440. IR (

max
, cm
-1
):
3445, 2960, 2927, 2856, 1945, 1731 (s, C=O), 1461, 1409, 1376, 1261, 1175 (s, C-O), 1095, 1020, 968 (trans, C=C), 867,
802, 699, 504.
1
H NMR (500 MHz, CDCl
3
,

ppm) 0,89 (t, J = 5Hz, 3H, CH
3
), 1,26-1,34 (m, 14H, CH
2
), 1,59-1,63 (m, 2H,
H-2), 2,06-2,1 (m, 4H, =CHCH
2

), 4,05 (t, J = 7Hz, 2H, CH
2
O), 5,36 (t, J = 14,25Hz, 2H, =CH), 8,06 (s, 1H, -OOCH).
13
C
NMR (125 MHz, CDCl
3
,

ppm) 14,11 (C-14), 22,57 (C-13), 25,81 (C-3), 28,53 (C-10), 28,97 (C-7), 29,05 (C-2), 29,35 (C-
4), 29,52 (C-11), 31,43 (C-5), 32,63 (C-6), 32,68 (C-12), 64,41 (C-1), 130,11 (C-9), 130,52 (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 3-
bromopropanal etylenglycol acetal điều chế từ acrolein. Phản ứng chìa khóa là ghép tác chất Grignard với allyl
acetat 44 có cấu trúc nối đôi C = C không ở đầu mạch.
Kết quả: Tơng tự sơ đồ 2.10, các chất 6, 20, 21, 40, 43, 44, 47, 48, 51, 52, 53 trong các sơ đồ 2.11, 2.12 và
2.13 đợc điều chế dới điều kiện siêu âm, chuyển hóa > 90%GC (monitoring). Lần đầu tiên tổng hợp insitu
thành công hợp chất 46 từ diol 45 không qua trung gian bromohydrin (H gần 70%). Tổng cộng các sơ đồ trên có
17 chất chính, 6 phụ chất và xúc tác (Li
2
CuCl
4
, CuI, PPTS) đợc tổng hợp.
SPC: Sản phẩm chính; SPP: sản phẩm phụ
Cơ chế phản ứng ghép tác chất Grignard với allyl acetat có cấu trúc nối đôi C=C không ở đầu mạch
Allyl acetat 44 có cấu trúc nối đôi C=C không ở đầu mạch, với xúc tác CuI/THF thực hiện ở -10
o
C, phản ứng
chuyển vị không chiếm u thế nên sản phẩm không phân nhánh có tỉ lệ ít mặc dù tác chất Grignard ghép với

allyl acetat xảy ra theo 2 cơ chế S
N
2 và S
N
2. Vì allyl acetat 44 có cấu hình (Z)-alken nên về mặt đồng phân hình
học, cấu hình (Z)-alken sẽ chiếm u thế. Điều này phù hợp với thực tế sản phẩm thu đợc.
Tuy nhiên, trong sản phẩm vẫn có một lợng nhỏ cấu hình (E)-alken và đợc loại ra bằng cách lọc lại sản phẩm
qua cột silicagel tẩm nitrat bạc [Ví dụ: hợp chất (Z)-7-tetradecenal sau khi đã đợc chúng tôi tách sạch có tín
hiệu 2 proton gắn vào nối đôi C=C ở 5,34 ppm với một mũi ba (t) có J = 6Hz, cho thấy đây chính là hợp chất
mang cấu hình (Z)]. Hiệu suất toàn phần của sơ đồ 2.11 là khoảng 28%, sơ đồ 2.12 là 26%, sơ đồ 2.13 là 25%.
R
-
Cu
+
+
CH CH
CH
OAc
H
RCHCH CH
2
CH CH CH
2
R
R
-
Mg
+
Br + Cu
+

I
-
RCu + I-Mg-Br
+
CuOAc
R
-
Cu
+
+
CH CH
CH
OAc
H
+
CuOAc
SPC
SPP
R'


R'
R'
R'
S
N
2
S
N
2'

11
o (Z)-5-Dodecen-1-yl format 40, C
13
H
24
O
2
(M = 212). IR (

max
, cm
-1
): 2927, 2861, 1728 (s, C=O), 1459, 1375, 1169,
976, 919, 725.
1
H NMR (500 MHz, CDCl
3
,

ppm)

H
= 0,88 (t, J = 7Hz, 3H, H-12), 1,22-2,39 (m, 16H, CH
2
), 4,21 (t, J =
7Hz, 2H, H-1), 5,44-5,57 (m, J = 5Hz, 2H, CH=CH), 8,06 (s, 1H, HCOO-).
13
C NMR (125 MHz, CDCl
3

,

ppm)

C
= 13,97
(C-12), 22,54 (C-11), 26,39 (C-2), 28,76 (C-3), 30,86 (C-4), 31,63 (C-7), 31,77 (C-9), 32,19 (C-8), 34,11 (C-10), 66,71 (C-
1), 136,16 (C-5), 138,79 (C-6), 160,97 (C-1). Một số peak nhỏ ở

C
= 136,09 và 137,43 ppm chỉ ra sự hiện diện của đồng
phân (E). So sánh chiều cao của peak chỉ ra tỉ lệ của E:Z là 2:8.
o (Z)-7-Tetradecenal 6, 6b, C
14
H
26
O (M = 210). IR (

max
, cm
-1
): 2926, 2855, 2715, 1726 (m, C=O), 1461, 910, 720.
1
H NMR (500 MHz, CDCl
3
,

ppm)

H

= 0,89 (t, J = 7Hz, 3H, H-14), 1,26-1,67 (m, 14H, CH
2
), 2,02 (m, 4H,
CH
2
CH=CHCH
2
), 2,43 (m, 2H, CH
2
CHO), 5,34 (t, J = 5,75Hz, 2H, CH=CH), 9,76 (t, J = 1,75 Hz, 1H, CHO).
13
C NMR
(125 MHz, CDCl
3
,

ppm)

C
= 14,08 (C-14), 22,02 (C-13), 22,65 (C-3), 26,96 (C-6), 27,25 (C-9), 28,79 (C-4), 28,99 (C-
11), 29,45 (C-5), 29,71 (C-10), 31,78 (C-12), 43,88 (C-2), 129,34 (C-7), 130,33 (C-8), 202,80 (C-1)./.
3.6 - Thử nghiệm sinh học trong tự nhiên ở Việt Nam trên Kiến vơng, Đuông dừa
3.6.1. Kiến vơng
- Thời gian thử nghiệm: Mùa khô: 25/01-07/02/2004 và 04-19/02/2005 (Hậu Giang); 04-19/02/2005 và 01-
15/04/2005 (Bến Tre). Mùa ma: 05-19/06/2004 và 15-31/06/2005 (Hậu Giang); 15-29/06/2004 và 18/06-
02/07/2005 (Bến Tre).
- Liều lợng: 20, 30, 40, 50, 60 mg/bẫy. Pheromon kết hợp với chất chiết từ cây chủ (Kairomon): 3 nghiệm thức:
chỉ có kairomon, chỉ có pheromon và có sự kết hợp giữa kairomon với pheromon. Kairomon: quả non, tơi đợc
nghiền lấy nớc + mía đờng: vài thanh mía có độ dài 5-10 cm.
- Kết quả: (xem bảng 3.24) Mùa ma: 6,67 0,27 côn trùng/bẫy/2 tuần (Hậu Giang-2005) và 8,6 0,27

côn trùng/bẫy/2 tuần (Bến Tre-2005), trong đó con cái chiếm 90% so với con đực.
Bảng 3.24. So sánh giữa các nghiệm thức chất dẫn dụ bẫy côn trùng trong cùng một tỉnh trong mùa ma (50 mg/mồi
nhử)

Tỉnh TT Nghiệm thức
Hậu Giang Bến Tre
1
2
3
K
P
P+K
0,00c
1,67b
6,67a
0,00c
1,67b
8,67a

0,27 0,27
Các trị số cùng ký tự trong một cột, không khác biệt nhau về thống kê (ở P< 0,05, Duncans Test). (P): pheromon, (K):
kairomon.
3.6.2. Đuông dừa
- Thời gian thử nghiệm: Mùa khô: 04/01-22/02/2006 (Hậu Giang); 07/12/2006-26/01/2007 (Bến Tre). Mùa
ma: 01/07-12/08/2006 (Hậu Giang); 03/08-16/09/2006 (Bến Tre).

- Liều lợng: 20, 30, 40 và 50 mg/bẫy đồng thời so sánh với kết quả của 4-Metyl-5-nonanol : 4-Metyl-5-
nonanon = 1 : 1. Pheromon kết hợp với kairomon: 3 nghiệm thức nh với bẫy Kiến vơng. Kairomon: etanol
68%, etyl acetat 27%, pentan 5%.

- Kết quả: (xem bảng 3.28) Mùa ma: 6,00 1,25 côn trùng/bẫy/2 tuần (Bến Tre-2006), trong đó con cái có
tỉ lệ cao gấp 4 lần số con đực.
Nh vậy: pheromon tổng hợp dẫn dụ đợc cả đực lẫn cái thì có nghĩa là Etyl 4-metyloctanoat và 4-metyl-5-
nonanol thoả mãn đợc định nghĩa về một pheromon tập hợp của Borden (1985).

Bảng 3.28. So sánh hiệu quả bẫy Đuông theo mùa tại Bến Tre
Mùa ma (03/08 - 16/09/2006) và mùa khô (07/12/2006 - 26/01/2007)

50 mg 40 mg 30 mg 20 mg

12
Ma Khô Ma Khô Ma Khô Ma Khô
(K) 0,00b 0,00b 0,00b 0,00b 0,00b 0,00b 0,00b 0,00b
(P) 1,67b 1,33b 1,00b 1,00b 0,67ab 1,00ab 0,33ab 0,33b
(P) + (K) 6,00a 3,33a 3,33a 2,33b 2,00a 2,00a 1,33a 1,33a
OL / ON 1,33b 4,67a 0,67b 2,67b 1,00ab 1,33ab 1,00ab 1,33a

1,25 0,50 0,55 1,07 0,53 0,44 0,37 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 trúc sản phẩm bằng MS, IR,
1
H NMR,
13
C NMR.
KếT LUậN
Những kết quả mới mà luận án đã đạt đợc:
1. Phản ứng Grignard đợc nghiên cứu tổng hợp trong điều kiện siêu âm tần số thấp trên 4 nhóm chất khác

nhau: ghép với các aldehyd, ghép với các tosylat, ghép với các alkyl bromua, ghép với các allyl acetat. Trong đó
sản phẩm nhóm alcol và nhóm chất ghép với các tosylat có độ chuyển hóa > 90% (theo GC), rút ngắn thời gian
phản ứng (siêu âm còn 30 phút - 1 giờ so với 15 giờ trên khuấy cơ học).
2. Đã tổng hợp pheromon tập hợp của Kiến vơng hại dừa là etyl 4-metyloctanoat có độ sạch 99%GC qua 4
bớc từ citronellol (sơ đồ 2.5). Thành công trong phản ứng oxi hóa trực tiếp 2,6-dimetyl-2-decen bằng KMnO
4
-
FeCl
3
/aceton thành 4-metyloctanoic acid độ sạch 99%GC, rút ngắn 1 bớc so với sơ đồ nghiên cứu của nớc
ngoài nên có hiệu suất cao hơn. Hiệu suất toàn phần của sơ đồ này là 62%.
3. Đã tổng hợp () etyl 4-metyloctanoat với 2 sơ đồ mới đi từ 2-bromo hexan. Phản ứng từ 2-bromo hexan và 3-
bromopropanal 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 có carbon bất đối xứng, phản ứng tuân theo qui tắc Cram, cho tỉ lệ threo:erythro = 2:1; nếu alcol
đợc điều chế từ aldehyd không có carbon bất đối xứng và tác chất Grignard có carbon bất đối xứng cho tỉ lệ
threo:erythro = 1:1. Khi hoàn nguyên hợp chất 4-metyl-5-nonanon bằng NaBH
4
cho sản phẩm 4-metyl-5-
nonanol với tỉ lệ đồng phân cấu hình threo:erythro = 1:1.
5. Đã tổng hợp hỗn hợp đồng phân (E) và (Z)-8-tetradecenyl format từ acrolein và hexan-1,6-diol bằng con
đờng mới qua 8 bớc (sơ đồ 2.10) trong đó cấu hình (E) chiếm u thế, gần với tỉ lệ (E)/(Z) trong pheromon tự
nhiên của giả pheromon giới tính sâu đục trái Conogethes punctiferalis G. Hiệu suất toàn phần khoảng 28%.
6. Đã tổng hợp pheromon giới tính của sâu đục vỏ trái là (Z)-7-tetradecenal với 2 sơ đồ mới: từ (Z)-2-buten-1,4-
diol và acrolein (sơ đồ 2.12), hiệu suất toàn phần khoảng 26%; từ (Z)-2-buten-1,4-diol và pentan-1,5-diol (sơ đồ
2.13),
hiệu suất toàn phần khoảng 25%. Đã tổng hợp hợp chất (Z)-5-dodecenyl format từ (Z)-2-buten-1,4-diol và
propan-1,3-diol (sơ đồ 2.11), hiệu suất toàn phần khoảng 28%.

7. Đã tiến hành thử nghiệm sinh học trên đồng ruộng với mồi nhử pheromon của Kiến vơng và Đuông dừa
trong mùa ma và mùa khô các năm 2004-2005 (Kiến vơng), 2006-2007 (Đuông dừa). Mùa ma: 6,67
0,27
côn trùng/bẫy/2 tuần (Hậu 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 hình đồng phân hình học hay quang học từ
hớng các chất bromohydrin đợc bảo vệ nhóm chức alcol bằng 3,4-dihydro-2H-pyran.
3. Tiếp tục thử nghiệm sinh học trên 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), ứ ng dụng pheromon trong kiểm soát dịch bọ cánh cứng hại dừa Oryctes rhinoceros L. và
Rhynchophorus ferrugineus Oliv., Tuyển tập báo cáo Khoa học Hội nghị côn trùng học toàn quốc lần thứ 5, Hà
Nội - 2005, tr. 367-372.
2. Đặng Chí Hiền, Nguyễn Công Hào, Nguyễn Cửu Thị Hơng Giang, Nguyễn Thành Danh, Đoàn Ngọc
Nhuận, Trần Minh Thiện (2005), Sử dụng peracid và dung dịch hypoclorit kết hợp với xúc tác chuyển pha oxi
hóa chọn lọc alken thành acid, Tuyển tập báo cáo Khoa học Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa hữu cơ toàn
quốc lần thứ III, Hà Nội - 2005, tr. 461-465.
3. Đặng Chí Hiền, Nguyễn Công Hào, Nguyễn Cửu Thị Hơng Giang (2005), ứng dụng siêu âm trong tổng
hợp một số hợp chất dẫn dụ côn trùng, Tạp Chí Khoa học và Công nghệ, 43(6A), tr. 160-168.