Nghiên cứu tổng hợp 2,3 decanedione

Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Du nhập vào Việt Nam từ năm 1857, không ai phủ nhận được sự đóng góp to lớn
của cây cà phê trong đời sống kinh tế, xã hội và văn hoá của nước ta trong những năm
qua. Cà phê là mặt hàng xuất khẩu lớn thứ hai trong nông nghiệp, chỉ đứng sau xuất khẩu
gạo. Trên cả nước, hiện có hàng trăm ngàn hộ gia đình với hàng triệu nhân khẩu có cuộc
sống phụ thuộc trực tiếp hoặc gián tiếp vào cây cà phê, nó đã tạo ra công ăn việc làm và
thu nhập cho hàng triệu người.
Tuy nhiên, hiện nay ngành cà phê trong nước đang đối mặt với tình hình dịch hại
nghiêm trọng và phức tạp do sâu hại cà phê ngày càng phát triển mạnh về mật độ và diện
tích, trở thành nỗi lo ngại lớn cho người nông dân. Tình hình dịch hại phá hoại ảnh hưởng
nghiêm trọng đến chất lượng cà phê, giảm năng suất thương phẩm xuất khẩu.
Việc tăng cường sử dụng chế phẩm có hoạt tính sinh học thân thiện với môi trường
để thay thế thuốc trừ sâu độc hại là xu hướng của thế giới nói chung và Việt Nam nói
riêng. Cùng với các chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ nấm, thảo mộc, vi sinh,… đã
được nghiên cứu và ứng dụng thì việc sử dụng pheromone – nhóm chế phẩm sinh học có
tác dụng dẫn dụ, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống bảo vệ thực vật, với đặc điểm
chuyên biệt cao với từng loại sâu hại nên rất an toàn với nông sản, sinh vật có ích, đồng
thời mang lại lợi ích cho con người mà vẫn đảm bảo sự cân bằng sinh thái ở mức cao nhất
có thể. Pheromone được dùng như một công cụ để dự báo, kiểm soát dịch hại cây trồng và
nông sản lưu trữ trong kho.
1 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
Pheromone của sâu đục thân cà phê mình trắng Xylotrechus quadripes có nhiều loại,
nhưng chúng tôi chọn tổng hợp 2,3-decanedione, việc đem vào ứng dụng thực tiễn sẽ có lợi
về mặt kinh tế.
Chính vì những lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp
2,3-decanedione”. Trong đề tài này, chúng tôi trình bày phương pháp tổng hợp

2,3-decanedione mới. Kết quả thu được sẽ được ứng dụng để đặt bẫy sâu đục thân trên
cây cà phê.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Tổng hợp pheromone giới tính sâu hại cà phê 2,3-decanedione dùng làm mồi nhử
để bẫy sâu hại cây cà phê, giúp tăng năng suất cà phê, góp phần bảo vệ môi trường sinh
thái, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, tạo nên một nền nông nghiệp xanh.
1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu chế tạo một số chế phẩm, mồi nhử và bẫy bướm của sâu đục thân cà phê,
qua đó sử dụng pheromone làm công cụ hỗ trợ dự báo tình hình, kiểm soát sâu hại cây
trồng.
- Kết hợp các phương pháp dự báo với phòng trừ sinh học của pheromone với các
phương pháp hiệu quả khác (IPM) đối với cây trồng, mà không dùng thuốc trừ sâu gây ô
nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.
1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Giúp cho người dân có hiểu biết và ý thức trong việc bảo vệ sức khỏe cho bản thân
và cộng đồng.
- Đối với lĩnh vực khoa học có liên quan: pheromone là một công cụ quan trọng giúp
cho việc áp dụng IPM hiệu quả.
2 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
1.5 GIỚI THIỆU VỀ SÂU ĐỤC THÂN MÌNH TRẮNG
XYLOTRECHUS QUADRIPES CHEVROLAT
1,2,4,19,22,27
Sâu đục thân mình trắng Xylotrechus quadripes Chevrolat, là dịch hại nghiêm
trọng nhất của cà phê Arabica (cà phê chè) tại Ấn Độ, Sri Lanka, Trung Quốc, Thái Lan,
Nam Phi và Việt Nam. Có vị trí phân loại thuộc họ xén tóc (Cerambycidae), bộ cánh
cứng (Coleoptera). Trưởng thành sâu đục thân Xylotrechus quadripes hoạt động trong
biên độ nhiệt độ từ 25-36°C. Phát sinh 2 đợt chính, đợt 1 vào tháng 4-5, đợt 2 vào tháng
9-10, đỉnh cao sâu non vào tháng 6-7. Từ năm thứ 3 trở đi, cà phê bắt đầu bị hại từ 3-5%
số cây, sang năm thứ 4 thiệt hại trên 10% số cây (tùy vùng sinh thái) thường bị sâu đục

thân gây hại nặng, và cứ như vậy tăng lên ở các năm sau, vườn cà phê đến thời kỳ thu
hoạch chính bị sâu đục thân hại trên 60% số cây, có nơi thiệt hại lên đến 100% số cây.
Thời gian sống từ 14-20 ngày, tối đa 30 ngày. Số trứng đẻ của từ 50-100 trứng.
Hình 1 Sâu đục thân mình trắng trưởng thành
Trứng được đẻ rải rác hay tập trung trong các kẻ nứt của vỏ cây. Thời gian đẻ
trứng kéo dài từ 1-15 ngày.
3 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
Ấu trùng sau khi nở 1-2 ngày bắt đầu đục vào vỏ cây và đục quanh phần vỏ ở giai
đoạn tuổi 1 (khoảng 95%). Khi đục đến phần giáp vỏ và gỗ thì đa số là ấu trùng tuổi 2
(khoảng 70%). Khi có chiều dài thân trên 6 mm, khoảng tuổi 3, ấu trùng bắt đầu đục vào
phần gỗ của cây, đục vòng quanh thân làm đứt các mạch gỗ. Đường đục bên trong thân
cây cà phê nhỏ thường là thẳng nhưng trên thân cây to đường đục thường ngoằn ngoèo,
có nhiều nhánh ngang, đường đục có thể đi lên hay xuống. Đến tuổi 5 hoặc 6, lớn đủ sức,
ấu trùng đục một đường lên phía trên thân cây cà phê và lệch ra phía ngoài, sát vỏ. Khi sát
với vỏ cây, ấu trùng đục một khoang rộng như một cái túi và quay đầu ra ngoài nằm yên
để hóa nhộng. Tỉ lệ ấu trùng đục ra sát phần vỏ chiếm khoảng 96%.
Hình 2 Sâu non
Triệu chứng để nhận diện cây cà phê bị loài này gây hại:
1. Lá non bị biến dạng, màu hơi vàng, mép lá hơi xoắn, lá héo như bị thiếu nước,
trong khi các lá dưới còn xanh tốt. Cây mọc thêm nhiều chồi thân.
2. Trên thân có những vết, lằn vòng quanh, hơi nứt nẻ. Tách vỏ ra sẽ thấy các đường
đục. Cây có thể bị gẫy dễ dàng.
3. Cây có sâu vũ hóa bay đi có những lỗ hổng đường kính 3 mm.
Chương 2
4 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
TỔNG QUAN

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Chưa có đề tài nào nghiên cứu tổng hợp pheromone sâu hại cà phê được công bố.
2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC
Tổng hợp 2,3-decanedione của Marc Rhainds, Chin Chiew Lan, Skip King, Regine
Gries, Li Zhen Mo và Gerhard Gries năm 2001.
15
2-Octene
C
7
H
15
O
O
Tổng hợp 2,3-decanedione của Hall và Cork năm 2006:
Oxi hóa (S)-2-hydroxy-3-decanone bằng pyridinium chlorochromate và sodium
acetate trong dichloromethane.
8

5 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
Chương 3
NỘI DUNG

3.1 SƠ ĐỒ TỔNG HỢP 2,3-DECANEDIONE
OH
OH
O
O
CH
3
CH

2
PPh
3
Br,
KMnO
4
loãng
CrO
3
, H
+
CHO
t-BuOK,THF
Sơ đồ Tổng hợp 2,3-decanedione
6 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
3.1.1 Chuẩn bị Ethyltriphenylphosphonium bromide
Ethyltriphenylphosphonium bromide được chuẩn bị bằng phản ứng giữa
triphenylphosphine với bromoethane, giữ phản ứng ở 100°C trong 1 giờ.
3.1.2 Tổng hợp 2-decene
Chuẩn bị ylide: Cho t-BuOK vào bình cầu 3 cổ 250 mL, lắp hệ thống sinh hàn,
ống chống ẩm CaCl
2
, phễu nhỏ giọt. Hỗn hợp được nhỏ giọt 50 mL THF và siêu âm (biên
độ 50%, công suất 40 W) trong 20 phút. Sau đó cho thêm muối
ethyltriphenylphosphonium bromide rồi khuấy hỗn hợp trong 60 phút ở nhiệt độ thấp
(khoảng 0°C).
Phản ứng Wittig: Nhỏ giọt octanal trong THF khan vào hỗn hợp ylide rồi siêu âm
ở biên độ 80% (công suất 40 W) trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng 25-30°C (phải thường
xuyên thay nước mát). Kết thúc phản ứng, rót hỗn hợp vào nước đá, sau đó chiết ether.

Rửa sản phẩm bằng nước cất, nước muối bão hòa và ngâm trong MgSO
4
khan rồi cô đuổi
dung môi. Sản phẩm thô được lọc qua silica gel.
3.1.3 Tổng hợp 2,3-decanedione
Oxi hóa 2-decene bằng KMnO
4
(0,67 mol, H
2
O), rửa lọc sản phẩm qua silica gel.
Sản phẩm 2,3-dihydroxydecane tác dụng với chromium trioxide pyridine hòa tan trong
dichloromethane. Sản phẩm thô được tinh chế bằng sắc ký cột silica gel.
3.2 HÓA CHẤT – THIẾT BỊ
3.2.1 Thiết bị
Các thiết bị sử dụng trong quá trình tổng hợp gồm có:
+ Bồn siêu âm Đài Loan.
+ Cân điện tử.
+ Cột sắc kí sử dụng silica gel 60 (20-400 mesh, E. Merck, Darmstadt, Đức).
7 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
+ Máy cô quay Heidolph 4000, máy khuấy từ hiệu Are-velr
®
Scientifical.
+ Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Agilent 1100 series, nơi thực hiện Viện
Công nghệ Hóa học.
+ Phổ
1
H NMR và
13
C NMR được đo trên máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker

Avance 500 NMR Spectrometer (Viện Hóa Học – Hà Nội) ở 125 MHz và 500
MHz.
+ Phổ IR được đo trên máy IR Bruker Equinox 55.
+ Sắc kí lớp mỏng (TLC) trên bản nhôm, lớp hấp phụ bằng silica gel, chạy trên hệ
dung môi petroleum ether: diethyl ether, hiện hình bằng hơi iodine, dung dịch
sulfuric acid 10% (trong ethanol).
+ Thanh siêu âm HP50H – Đức.
3.2.2 Hóa chất
+
Acetic acid
+
Acetone
+
Bản mỏng tráng sẵn silica gel dạng 60 F
254
+
Ethanol
+
Ether
+
n-Hexane
+
Hydrobromic acid
+
Magnesium sulfate heptahydrate (MgSO
4
.7H
2
O)
+

Octanal
+
Petroleum ether (30-60ºC)
+
Potassium dichromate
8 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
+
Potassium hydroxide (KOH) có độ tinh khiết ≥ 82%
+
Postassium permanganate
+
Potassium sulfate (K
2
SO
4
) có độ tinh khiết ≥ 99%
+
Silica gel dạng 60 F
254
+
Sodium bicarbonate
+
Sodium chloride (NaCl) có độ tinh khiết là 99,5%
+
Sunfuric acid (H
2
SO
4
) có nồng độ 95-99%

+
Tetrahydrofuran
+
Triphenylphosphine
9 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
Chương 4
KẾT LUẬN

Nghiên cứu tổng hợp thành công 2,3-decanedione là tiền đề kết hợp với các chế
phẩm sinh học khác giúp phòng trừ sâu đục thân mình trắng hại cà phê, nhằm đảm bảo
sức khỏe của người sử dụng và giảm thiểu tác hại đối với môi trường xung quanh.
10 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
THỜI GIAN LÀM LUẬN VĂN

Công việc Thời gian
Thu thập tài liệu
01/07/2011−01/09/2011
Thực nghiệm và viết chương 1
01/09/2011−01/11/2011
Thực nghiệm và viết chương 2
01/11/2011−01/02/2012
Thực nghiệm và viết chương 3
01/02/2012−01/05/2012
Thực nghiệm và viết chương 4
01/05/2011−01/08/2012
Chỉnh sửa luận văn
01/08/2012−01/09/2012
11 Trương Ngọc Thuận

Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt
[1] Ban nông nghiệp và phát triển nông thôn (2004), Báo cáo nghiên cứu ngành cà
phê, Ngân hàng thế giới.
[2] Huỳnh Văn Tư (2011), Nghiên cứu tổng hợp (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate, Luận
văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Cần Thơ.
[3] Phạm Thị Vượng, Trương Văn Hàm (2007), Kết quả nghiên cứu và ứng dụng các
biện pháp phòng trừ một số loài sâu hại quan trọng trên cà phê ở phía Bắc,
Viện Bảo vệ thực vật.
[4] Trần Huy Thọ, Trương Văn Hàm, Kết quả nghiên cứu sâu hại cà phê tại Sơn La
1996-2000, Bộ côn trùng – Viện bảo vệ thực vật Bộ nông nghiệp và PTNN.
[5] Trần Văn Bé (2010), Nghiên cứu tổng hợp pheromone giới tính của sâu hại rễ ngô
Diabrotica Longicornis Say, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Cần
Thơ.
[6] Trịnh Bửu Tài (2011), Nghiên cứu tổng hợp (Z)-10-pentadecen-1-yl acetate, Luận
văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Cần Thơ.
Tài liệu tiếng Anh
[7] A. Cork and D. R. Hall, Application of pheromones for crop pest management in
the India sub-continent, Journal of Asia-Pacific Entomology, 1998, 35-49.
[8] D. R. Hall, A. Cork, S. J. Phythian, S. Chittamuru, B. K. Jayarama, M. G.
Venkatesha, K. Seerdharan, P. K. Vinod Kumar, H. G. Seetharama, and R.
12 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
Naidu, Indentification of components of male-produced pheromone of coffee
white stemborer, Xylotrechus quadripes, Journal of Chemical Ecology, 2006,
32, 1, 195-219.
[9] Juan A. Pajares, Gonzalo Álvarez, Fernando Ibeas, Diego Gallego, david R. hall,
Dudley I. Farman, Indentification and Field Activity of a Male-produced

aggreation pheromone in the Pine Sawyer Beetle, Monochamus
galloprovincialis, J Chem Ecolo, 2010, 36, 570-583.
[10] J. Bergmann, J.A.F.P. Villar, M.F. Flores and P.H.G. Zarbin, Synthesis of
Pheromones: Highlights from 2005-2007, Current Organic Chemistry, 2009,
13, 683-719.
[11] Jocelyn G. Millar, Lawrence M. Hanks, Jardel A. Moreira, James D. Barbour, and
Emerson S. Lacey, Pheromone Chemistry of Cerambycid Beetles, Chemical
Ecology Of Wood-Boring Insects, 2009.
[12] John Vandermeer, Ivette Perfecto, And Stacy Philpott, Ecological Complexity and
Pest Control in Organic Coffee Production: Uncovering an Autonomous
Ecosystem Service, BioScience, 2010, 60 (7), 527-537.
[13] Kenji Mori, Organic Synthesis in Pheromone Science, Keynote Lecture,
Molecules, 2005, 10, 1023-1047.
[14] Kenji Mori and Takuya Tashiro, Useful Reactions in Modern Pheromone
Synthesis, Current organic synthesis, 2004, 1, 11-29.
[15] MarcRhainds, Chin Chiew Lan, Skip King, Regine Gries, Li Zhen Mo và Gerhard
Gries, Pheromone communication and mating behaviour of coffee white stem
borer, Xylotrechus quadripes Chevrolat (Coleoptera: Cerambycidae), Appl.
Entomol. Zool., 2001, 36 (3), 299-309.
[16] Peter Witzgall, Philipp Kirsch & Alan Cork, Sex Pheromones and Their Impact on
Pest Management, J Chem Ecol, 2010, 36, 80-100.
13 Trương Ngọc Thuận
Đề cương luận văn thạc sĩ 2011
[17] Sumathi Chittamuru, Studies on female sex pheromone of the pine looper moth,
Bupalus piniaria L.(Lepidoptera: Leometridae), A thesis submitted in partial
fulfilment of the Requirements of the University of Greenwich For the Degree
of Doctor of Philosophy, 2000.
Một số trang web
[18] baovecaytrong.com
[19] bhandaribishnu.blogspot.com

[20] daktra.com.vn
[21] library.thinkquest.org
[22] pherobase.com
[23] vinhphucnet.vn
[24] vi.wikipedia.org
[25] web.agri.cmu.ac.th
14 Trương Ngọc Thuận