Nghiên cứu chuyển hóa limonene trong tinh dầu ở việt nam báo cáo tổng kết đề tài cấp cơ sở mã số cs 2003 23 38

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP CƠ SỞ

“NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA lIMONENE
TRONG TINH DẦU Ở VIỆT NAM”
MÃ SỐ: CS-2003-23.38

Chủ nhiệm Đề tài: Th.s Nguyễn Tiến Cơng

Tp. Hồ Chí Minh 8 – 2004


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP CƠ SỞ

“NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA lIMONENE
TRONG TINH DẦU Ở VIỆT NAM”
MÃ SỐ: CS-2003-23.38

Chủ nhiệm Đề tài: Th.s Nguyễn Tiến Cơng

Tp. Hồ Chí Minh 8 – 2004


MỤC LỤC

PHẦN I: MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 2

PHẦN II: TỔNG QUAN ..................................................................................................... 4
I/ GIỚI THIỆU VỀ TINH DẦU VÀ HỢP CHẤT TERPEN .............................................. 4
II/ GIỚI THIỆU VỀ LIMONENE ..................................................................................... 4
II.1/ Cấu tạo ...................................................................................................................... 4
II.2/ Một số tính chất vật lý của limonene .......................................................................... 5
II.3/ Một số hƣớng chuyển hóa limonene ....................................................................... 5
II.4/ Một số chuyển hóa sinh học của limonene: .............................................................. 13
II.5/ Một số loại cây cho tỉnh dầu cổ hàm lƣợng limonen cao ở Việt Nam ....................... 15
II.6/ Ứng dụng................................................................................................................. 17
PHẦN III: THỰC NGHIỆM ............................................................................................ 19
I/Sơ đồ tổng hợp.............................................................................................................. 19
II/ Chuyển hóa hóa học ................................................................................................... 19
II.1/ Tách limonene từ vỏ bƣởi ........................................................................................ 19
II.2/ Tổng hợp 3-(4-metyIxiclohex-3-enyl)but-3-en-l-ol .................................................. 19
II.3/ Phản ứng của 3-(4-metybđclohex-3-enyl)but-3-en-l-ol với axit monocloaxetic ........ 19
II.4/ Phản ứng của muối và etylbromua trên chất mang Silicagel: .................................... 21
II.5/ Tổng hợp dẫn xuất 9-triclometyllimonene ................................................................ 21
II.6/ Thủy phân dẫn xuất 9-triclometyllimonene .............................................................. 22
II.7/ Tổng hợp este etyllimonenecacboxylat .................................................................... 23
II.8/ Tổng hợp các hiđrazit thế ......................................................................................... 23
III/ Nghiên cứu cấu trúc .................................................................................................. 24
IV/ Thử hoạt tính sinh học ............................................................................................... 25
PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 26
I/ Chuyển hóa hóa học ..................................................................................................... 26
I.1/ Tách limonene từ vỏ bƣởi ......................................................................................... 26
I.2/ Tổng hợp 3-(4-metylxicIohex-3-enyl)but-3-en-l-ol.................................................... 26
I.3/ Phản ứng của 3-(4-metylxiclohex-3-enyI)but-3-en-l-ol với axit monocloaxetic ......... 27
I.4/ Phản ứng của muối và etylbromua trên chất mang Silicagel: ..................................... 28
I.5/ Tổng hợp dẫn xuất 9-triclometyllimonene ................................................................. 28
I.6/ Thủy phân dẫn xuất 9-triclometyllimonene ............................................................... 29

1.7/ Tổng hợp este etyllimonenecacboxylat ..................................................................... 31
I.8/ Tổng hợp các hiđrazit thế .......................................................................................... 31
II/ Hoạt tính sinh học ....................................................................................................... 34
PHẦN V: KẾT LUẬN....................................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 39
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 0

1


PHẦN I: MỞ ĐẦU
Các cây chứa tinh dầu từ xa xƣa đã đƣợc phát hiện và sử dụng với nhiều mục đích
khác nhau: làm gia vị, làm thuốc, làm hƣơng liệu... Ngày nay, cùng với sự phát triển của
Khoa học - Công nghệ; cùng với sự nâng cao không ngừng về đời sống vật chất, văn hóa và
tinh mần của tồn xã hội thì nhu cầu về tinh dầu cũng tăng lên nhanh chóng. Trong y học, cây
tinh dầu đã và đang là nguyên liệu để sản xuất nhiều loại thuốc phịng và chừa bệnh. Trong
cơng nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm, tính dầu là nguồn nguyên liệu chính, nhiều khi ảnh
hƣởng quyết định đến chất lƣợng sản phẩm. Công nghệ chế biến và kinh doanh tinh dầu đã
đem lại nguồn lợi khổng lồ cho nhiều công ty tƣ bản.
Nƣớc ta có điều kiện tự nhiên thuận lợi với nhiều lồi thực vật chứa tinh dầu có triển
vọng cung cấp nguyên liệu và sản phẩm hàng hóa có lợi thế cạnh tranh trên thị trƣờng thế
giới. Tuy nhiên việc khai thác, sản xuất và chế biến tinh dầu ở nƣớc ta vẫn cịn ở tình trạng
sản xuất nhỏ, manh mún, tạm bợ, vì thế cịn chƣa đem lại hiệu qua kinh tế nhƣ mong muốn.
Ngay cả các cơng trình nghiên cứu về tinh dầu cũng chủ yếu chỉ dừng lại ở mức độ xác định
thành phần trong các thực vật khác nhau. Nhiều loại thành phần thực vật chứa tinh dầu đƣợc
xem nhƣ những sản phẩm phụ rẻ tiền, đã và đang bị bỏ phí.
Với mong muốn đóng góp thêm vào việc nghiên cứu chuyển hoa tinh dầu ở Việt
Nam, chúng tơi tiến hành đề tài: "NGHIÊN CỨU CHUYỂN HĨA LIMONENE TRONG
TINH DẦU ở VỆT NAM". Trong đề tài này, chúng tôi thực hiện các công việc sau:
 Chiết tách tinh dầu vỏ bƣởi và phân lập limonene bằng phƣơng pháp chƣng cất dƣới

áp suất thấp;
 Nghiên cứu chuyển hóa limonene thành một số dẫn xuất dạng xeton, axit cacboxylic
và các sản phẩm chuyển hóa của chúng;
 Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất tổng hợp đƣợc;

2


•

Thăm dị hoạt tính điều hồ sinh trƣởng thực vật của các axit tổng hợp đƣợc đối với
thực vật một lá mầm và thực vật hai lá mầm.

3


PHẦN II: TỔNG QUAN
I/ GIỚI THIỆU VỀ TINH DẦU VÀ HỢP CHẤT TERPEN
Tinh dầu là một hỗn hợp những chất hữu cơ có cấu tạo phân tử phức tạp và khác nhau
về các đặc tính lý học cũng nhƣ hóa học. Mặc dù vậy, tinh dầu có những đặc tính chung [2]:
- Tất cả các tinh dầu đều là những hợp chất lỏng, sánh, hoạt động quang học (gây ra
hiện tƣợng quay cực của ánh sáng);
- Các tinh dầu đều có mùi thơm, dó trong thành phần của tính dầu có các cấu tử tự
do dễ bay hơi;
- Đa số các tinh dầu thƣờng có tỷ trọng nhỏ hơn nƣớc (d < 1), khơng tan hoặc rất ít
tan trong nƣớc, nhƣhg lại tan tốt trong các dung môi hữu cơ;
- Các tinh dầu thƣờng có phản ứng axit hay trung tính.
Các hợp chất hóa học trong tinh dầu thƣờng đƣợc xếp vào một vài nhóm chính:
- Các hợp chất aliphatic;
- Các terpen và dẫn xuất của chúng;

- Các dẫn xuất thơm;
- Các thành phần pha tạp.
Terpen là một trong những loại hợp chất thiên nhiên phổ biến nhất. Terpen và dẫn
xuất của chúng tạo thành một nhóm lớn, gồm rất nhiều hợp chất, rất đa dạng về cấu trúc,
thƣờng gặp trong tinh dầu của rất nhiều loài thực vật. Các terpen có đặc điểm chung là đƣợc
hình thành từ 2 (monoterpen), 3 (sesquiterpen) hoặc nhiều phân tử isoprene (CsHs). Isopren
là một trong những thành phần cơ bản góp phần tạo thành các carotenoit, các steroid và cao
su tự nhiên ... trong hoạt động sinh hóa ở cơ thể động thực vật.
Các hydrocacbon terpen góp phần tạo nên mùi vị của tinh dầu ở một chừng mực nhất
định, song các dẫn xuất chứa oxi của chúng lại là những hợp chất thơm rất quan trọng. Chính
vì vậy, giá trị của các hợp chất thơm chứa các dẫn xuất chứa oxi của terpen thƣờng cao hơn
nhiều so với các hidrocacbon terpen.
Terpen và dẫn xuất của chúng đƣợc phân thành các nhóm khác nhau dựa trên sự khác
nhau về cấu trúc hóa học của chúng:
❖ Terpen mạch hở;
❖ Terpen đơn vòng;
❖ Terpen đa vịng....
Terpen trong tinh dầu chủ yếu nằm trong hai nhóm monoterpen và sesquiterpen.
Những terpen này thƣờng bất bão hoa và mang các nhóm định chức khác nhau. Tổng cộng
cho đến năm 1993 có khoảng 1000 monoterpen và 3000 sesquiterpen có cấu trúc đã đƣợc xác
định.

II/ GIỚI THIỆU VỀ LIMONENE
II.1/ Cấu tạo
Limonene có cơng thức phân tử C10H16, thuộc loại monotẹrpen đơn vịng, ứng với
cơng thức cấu tạo:

4

Do nguyên tử cacbon thứ 4 là cacbon bất đối nên limonene có hai đồng phân quang
học dạng D và L- limonene (còn gọi là (R)- và (S)-limonene). Các đồng phân quang học này
có thể tồn tại riêng rẽ hay ở lẫn với nhau tạo thành hỗn hợp raxemic.

II.2/ Một số tính chất vật lý của limonene
D-Limonene

L-Limonene

D,L-Limonene

t0nc (0C)

- 74.35

-74.35

-95.9

t0sơi (0C)
Tỷ trọng (g/cm3)
Chỉ số khúc xạ

176
0.8411
1,4730

176
0.8422
1,4746

176
0.8402

Hệ số quay quang

+125°

-125°

0°

II.3/ Một số hƣớng chuyển hóa limonene
Là một monoterpen đơn vịng với 2 liên kết đơi khơng liên hợp, một ở trong vịng và
một ở ngồi vịng, limonene có thể tham gia vào nhiều qua trình chuyển hóa khác nhau:
II.3.1/ Tác dụng của nhiệt và xúc tác:
Ở 500°C có Pt là xúc tác thì phân tử limonene bị bẽ gẫy thành 2 phân tử isoprene
[13]:
C10H16 →
2 CH2=C(CH3)-CH=CH2
Ở 300°C có Ni là xúc tác ta có phản ứng chuyển 3 phân tử limonen thành một phân
tử p_menthan và hai phân tử p_cymen.

II. 3.2/Phản ứng cộng:
Tuy điều kiện dung môi và xúc tác sử dụng limonen có thể bị bão hoa Ì hay 2 nối đơi,
thƣờng nối đơi ngồi vịng dễ no hoa hơn.
a/ Cộng hydro:

5

Khi hiđro hóa limonene, ngƣời ta có thể sử dụng các xúc tác khác nhau; khi đó sản
phẩm tạo thành có thể là carvomenthan - sản phẩm hiđro hóa liên kết đơi ngồi vịng (xúc tác
Cu) hay p-menthan - sản phẩm hidro hóa cả 2 liên kết đơi (xúc tác Ni).

b/ Cộng Brôm:
Trong môi trƣờng axid axetic, 2 phân tử brơm bão hồ 2 liên kết đơi tạo 1,2,8,9tetrabrơm p-menthan.

c/ Cộng nƣớc:
Khi có mặt axit, limonene dễ dàng tham gia vào phản ứng cộng hợp với nƣớc tạo
thành cis_terpin (terpinhydrat). Terpinhydrat là thành phần của một loại thuốc ho long đờm.

d/ Cộng hợp hydro halogenua:
Phản ứng cộng của hidro halogenua vào limonene cũng có thể xảy ra chỉ ở nối đơi
ngồi vịng hay cả 2 liên kết đơi. Chẳng hạn khi tiến hành phản ứng trong cacbondisunfua thì
phản ứng cộng chỉ ở liên kết đơi ngồi vịng; cịn khi dùng dung mơi là axit axetic thì phản
ứng xảy ra ở cả hai liên kết đôi.

6


e/ Cộng hợp nitrosylclorua:

Sản phẩm tạo thành là chất kết tinh trong clorofom cho màu xanh, do đó ngƣời ta
dùng phản ứng này để xác định limonene.
Từ sản phẩm cộng này ngƣời ta cùng đã thực hiện một số các chuyển hóa tiếp theo
theo sơ đồ dƣới đây [14]:

7

II.3.3/Phản ứng epoxi hoa limonene
Epoxit là một loại hợp chất trung gian cho nhiều chuyển hóa. Một số tác giả đã nghiên cứu phản ứng
epoxit hoa limonen và từ limonen oxit đã nhận đƣợc nhiều sản phẩm có ý nghĩa cả về mặt hoa học lập
thể và ứng dụng.

Epoxit rất dễ tham gia phản ứng mở vòng :
Dƣới tác dụng của axit sunfiiric loãng 0°c, limonen 1,2-oxit cho trans-p-menth-8-enl,2-diol dƣới dạng tinh thể và cis -p-menth-8-en-l,2-diol là một chất lỏng.

8


Tƣơng tự, từ limonene 8,9-diol, ngƣời ta thu đƣợc p-menth-l-en-8,9-diol dƣới dạng
biến thể racemic:

Tƣơng tác của limonene oxit với N_brômsucxinimit (NBS) trong axeton_nƣớc lại xảy
ra theo cách khác:

II. 3. 4/ Phản ứng hyđrơxbrom và ankoxibrơm hóa limonene
Phản ứng hyđroxybrom hoặc ankoxybrom hóa limonene đã đƣợc tiến hành với tác nhân NBS
với sự có mặt của nƣớc hoặc anlcol tuyệt đối, trong điều kiện này phản ứng đã xảy ra chọn
lọc ở nối đơi trong vịng [4]:

9


II. 3. 5/Phản ứng với paraformaldehit
Khi có xúc tác axit, focmanđehit cũng có thể đóng vai trị của một tác nhân
electrophin cho phản ứng cộng vào limonene. Phản ứng xảy ra ở nối đơi ngồi vịng:

Phản ứng trên xảy ra trong dung mơi'CH2Cl2. Cịn khi thực hiện phản ứng trong dung
môi axit axetic, ngƣời ta thu đƣợc este axetat của ancol vừa tạo thành [23]. II.3.6/Phản ứng
vôi cacbon tetraclorua:
II.3.6/ Phản ứng với cacbon tetraclorua:
Phản ứng cộng của CCl4 vào phản ứng với limonene xảy ra ở liên kết đơi ngồi
vịng,theo qui tắc Khararsch. Phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc, dƣới tác dụng của chất khơi
mào peroxit (một số terpen khác nhƣ pinen, nopinen... cũng phản ứng với CCL1 theo cách
này). Trong quá trình chƣng cất ở áp suất thấp để thu sản phẩm, các tác giả [10] nhận thấy có
sự tạo thành hiđroclorua và đã chứng minh sản phẩm nhận đƣợc là 9-triclometyllimonene.
Thủy phân dẫn xuất triclometyllimonen tạo thành trong môi trƣờng kiềm/ etanol ở nhiệt độ
cao (trong ống hàn kín), các tác giả cơng bố thu đƣợc axit có nhiệt độ nóng chảy 98°C. Các
tác giả [11] cũng công bố đã thu đƣợc axit này khi tiến hành khi thủy phân bằng dung dịch
kiềm/ etylen glycol ở áp suất thƣờng. Tuy nhiên, nhiệt độ nóng chảy của axit lại là 109°C
Trong cả hai bài báo trên đều không thấy cung cấp các dữ liệu để chứng minh cấu trúc của
sản phẩm axit nhận đƣợc.

Đồng thời với sự tạo thành axit khi thủy phân dẫn xuất trihalogen, các tác giả [11 còn
thấy tạo thành sản phẩm phụ là một xeton:

Xeton này tạo với 2,4dinitrophenyl hidrazin sản phẩm ngƣng tụ có nhiệt độ nóng
chảy là 142°C.

10


II.3.7/ Tổng hợp xeton từ limonene
Axetyl hóa limonene bằng axetyi clorua trong dung môi CH2Cl2 (xúc tác SnCl4)
ngƣời ta nhận đƣợc một số các xeton [26]:

II.3.8/ Oxy hóa limonen:

Theo Henderson,khi cho dung dịch CrO2Cl2 trong CS2 khan tƣơng tác với limonene ở
10°c sẽ cho hợp chất cộng C10H162CrO2Cl2. Đây là chất rắn màu xám nâu, khi khơ và có
nhiệt độ sẽ tách ra HCl. Nếu đem xử lý với nƣớc thì chất này phân hủy kèm theo tỏa nhiệt,
sản phẩm thu đƣợc là một chất nhựa, một lƣợng nhỏ p_tolyl propionaldehit (1) và p_tolyl
methyl xeton (2).

Khi cho limonene hoa tan trong axit axetic băng tác dụng với hỗn hợp axit crômic cho
ra hemoterpenylmetyl xeton (3) và p-menthane-1,2,8 triol (4).

Theo Swod, oxy hóa limonen bằng cách lắc với hydrơ peroxit trong axit axetic
băng khoảng 14-15 ngày thu đƣợc (D)-p-menth-8(10)-en-l,2-diol (5) và một lƣợng
nhỏ terpinhydrat, andehit, axit, ete .......

11


Ward Jr đã nghiên cứu sự tƣơng tác giữa Pb(CH3COO)4 và limonene và thấy rằng sự
oxy hoa này xảy ra theo hai hƣờng (phản ứng có thể dùng benzen hoặc dung dịch axit axetic
làm dung mơi):

Oxy hóa bằng SeO2:

12


II.3.9/Phản ứng với ancol và phenol
Phản ứng giữa limonene và ancol dùng để tạo các terpinyl alkyl ete. Phản ứng
đƣợc xúc tác bởi axit suníuric. Theo một nghiên cứu mới đây của Watnabe về phản ứng
của limonene và phenol trong dung môi toluene, sản phẩm thu đƣợc là 1,8-bis
(hydroxiphenyl)-p-menthane (7) và 8-phenoxy-pmenth-l-en (8)

II.3.10/ Phản ứng với anhydrit maleic
Khi
cho limonene
phản ứng với phản
anhydrit maleic,
sản phẩm
nhận đƣợc là:
Khi
cho limonene
ứng với
anhỵdrit

II.4/ Một số chuyển hóa sinh học của limonene:
Ngồi việc tham gia vào các qua trình chuyển hóa hóa học, limonene cịn tham
gia vào nhiều qua trình chuyển hóa sinh học rất đáng chú ý. Giáo sƣ Shulan Tian, trƣờng
Đại học Minnesota đã cơng bố một số dãy chuyển hóa:
❖ Dãy l:

13


❖ Dãy 2:

❖ Dãy 3:

❖ Dãy 4:

 Dãy 5:

Trong công trình [ ], tác giả củng đã thực hiện dãy chuyển hóa sau:

14


bằng phƣơng pháp sinh học.

II.5/ Một số loại cây cho tỉnh dầu cổ hàm lƣợng limonen cao ở Việt Nam
II.5.1/ Cây bưởi
Tên khoa học : Citrus maxima (Burm.) Merr.
Họ cam (Rutaceae)
Bƣởi là cây thân gỗ to, cây cao 10-13m, phân cành nhiều ngay từ gốc. Cành có gai
nhỏ mọc đứng ở kẽ lá. Lá hình trứng đến hình bầu dục, kích thƣớc 5-10cm X 2-5cm; phía đáy
hình tim hoặc trịn, chóp là tù hoặc nhọn; cuống lá có cánh to, dài tới 7cm. Hoa bƣởi trắng,to,
dài 2-3cm, mọc thành chùm 8-10 hoa. Quả bƣởi hình cầu hoặc hình trái lê, đƣờng kính 10 20 (30)cm, màu vàng xanh, lớp vỏ qua dày 1-3cm, vỏ ngồi có nhiều tuyến chứa tinh dầu.
Bƣởi ra hoa vào tháng 2-3, cho quả vào tháng 8-12 . Bƣởi đƣợc trồng phổ biến ở khắp nơi, từ
Bắc tới Nam. Bƣởi rất đa dạng về hình thái cũng nhƣ về chất lƣợng qua, hàm lƣợng và thành
phần của tinh dầu. Nƣớc ta có nhiều giống bƣởi quý, nổi tiếng là một số giống: Bƣởi Phúc
Trạch (Hƣơng Khê, Hà Tĩnh), bƣởi Đoan Hùng (Vĩnh Phú), bƣởi đỏ Mê Linh (Vĩnh Phú),
bƣởi đƣờng Hƣơng Sơn (Hà Tĩnh), bƣởi Thanh Trà (Thừa Thiên Huế), bƣởi Biên Hòa (Đồng
Nai), bƣởi Năm Roi (Tiền Giang)... Ở nƣớc ta chƣa có thơng tin chính thức về năng suất, hiệu
quả kinh tế của cây bƣởi (Các thôns tin từ Thái Lan cho biết, bƣởi có thể có trung bình 70 100 quả/ cây/ năm. Đây cũng là mức năng suất cao ở Malaixia). Bƣởi là cây ăn trái có giá trị.
Cứ l00g tép bƣởi ăn đƣợc có chứa 89g nƣớc, 0,5g chất đạm, 0,4g chất béo, 9,3g chất đƣờng
và cacbonhiđrat, 49IU vitamin A, 0,07mg vitamin B1, 0,02mg vitamin B2, 0,4mg niacin và
44mg vitamin c.
Hàm lƣợng tinh dầu trong hoa bƣởi đạt trung bình 0,1% (cao nhất 0,25%) [ ]. Tinh
dầu thu đƣợc có tỷ trọng ở 20°c là 0,8150; chỉ số chiết quang ở 20°c là 1,4830 và góc quay
cực ở nhiệt độ này là + l l o 1 . Thành phần hóa học của tinh dầu bƣởi cũng khá phức tạp, hiện
đã xác định đƣợc tới trên 40 cấu tử, trong đó chủ yếu là nerolidol (26,80-29,40%), limonen
(5,6-18,3%), linalool (9,0-19,2%), trans-farnesol (14,6-15,8%) ... Ngồi ra cịn có sabinen, Ppinen, P-myrcen, ơ-phellandren, cis-p-ocimen, nerol, neral, geranial, methyl anthranilat, ... Sự

có mặt của nhóm ancol sesquiterpen làm cho tinh dầu hoa bƣởi có mùi thơm hấp dẫn, rất đặc
trƣng và có tác dụng nhƣ một chất định hƣơng. Hàm lƣợng tinh dầu trong vỏ qua tƣơng đối
cao (từ 0,3% đến 0,9%) [ ] tùy thuộc vào từng giống. Tinh dầu vỏ bƣởi có các chỉ số lý học

15


sau: Tỷ trọng d(15°C): 0,835-0,845; Chỉ số chiết quang D20 = 1,4730-1,4795; góc quay cực α
= +84°36' đến +99°. Hiện đã xác định đƣợc hơn 30 cấu tử trong thành phần hóa học của tinh
dầu vỏ quả. Trong đó chủ yếu là limonen (67-87%) và myrcen (2,0-21,8%); các hợp chất còn
lại đáng chú ý là linalool, α-terpinen, β=pinen, α-terpineol, neral, carvon, tras-carvon, cumin
aldehit, piperitenon, geranial,... [5]
Hiện nay ở Việt nam, bƣởi đƣợc trồng chủ yếu để lấy quả. Việc chiết rút tinh dầu, đặc
biệt là tinh dầu từ vỏ quả hầu nhƣ chƣa đƣợc quan tâm (có lẽ một phần là do việc sử dụng
còn quá đơn giản và chƣa đem lại hiệu quả kinh tế). Đây là một lãng phí lớn, cần đƣợc quan
tâm khắc phục để tận dụng tổng hợp các sản phẩm từ cây bƣởi. Có sử dụng tồn diện và tổng
hợp đối với cây bƣởi nói riêng và cây trồng khác nói chung thì mới nâng cao đƣợc giá trị
kinh tế của sản phẩm, góp phần tăng thu nhập cho ngƣời nông dân.
II.5.2/ Cây cam
Tên khoa học: Citrus sinensis (L.) Osbeck.
Họ cam (Rutaceae).
Cam thuộc loại cây gỗ nhỏ, cao 6-l0m, phân cành nhiều, tạo thành tán dạng hình cầu.
Cành non thƣờng chứa nhiều gai nhọn. Lá đơn, mọc cách, hình bầu dục hoặc trứng, gốc lá
trịn, chóp lá nhọn, kích thƣớc 5-15 X 2-8cm, cuống lá dài l-3cm, có cánh mảnh men theo 2
bên cuống. Hoa mọc đơn độc dƣới nách lá, đôi khi mọc thành chùm với vài ba hoa; hoa có
đƣờng kính 2-3cm, đài hoa có 5 thùy, 5 cánh hoa màu trắng. Quả mọng, hình gần cầu, đƣờng
kính 4-12cm. Các múi chứa tép mọng nƣớc màu vàng. Vỏ ngoài màu vàng lục hay vàng da
cam tƣơi với nhiều tuyến chứa tinh dầu. Thời gian từ khi hoa thụ phấn đến lúc quả chín cho
thu hoạch thƣờng vào khoảng từ 6 đến 9 tháng. Năng suất cam ở các nƣớc Đông Nam Á đạt
khoảng 7-14 tấn/ ha. Trung bình trong mỗi quả cam, phần ăn đƣợc thƣờng chiếm 40-50%

khối lƣợng. Trong 100 g phần ăn đƣợc thƣờng chứa 80-90g nƣớc, 0,7-l,3g chất đạm, 0,1-0,3g
chất béo; 12-12,7g cacbonhiđrat, 0,5g chất xơ, 200IU vitamin A, 45-61g vitamin c, 0,5-2,0g
axit xitric [2]
Vỏ cam tƣơi, chín vàng thƣờng cho hiệu suất tinh dầu cao (1,3-3,5% so với khối
lƣợng vỏ và 0,3-0,6% so với khối lƣợng quả). Nhƣ vậy, mỗi tấn quả sau khi ăn tƣơi hoặc chế
biến còn có thể tận thu đƣợc 3 đến 6 kg tinh dầu - đây cũng là một nguồn lợi đáng kể.
Tinh dầu vỏ cam trong suốt, có màu vàng nhạt, tỷ trọng d (150C) = 0,8382-0,8584;
chỉ số chiết quang
= 1,4725-1,4755; góc quay cực
= +980 - +99°. Tinh dầu vỏ cam
gồm 19 thành phần trong đó các thành phần chính là limonen (91,00%), các ancol (2,6%) các
andehit (1,19%) [2]. Ở nƣớc ta hiện nay, mặc dù tinh dầu cam đã đƣợc chiết tách và mua bán
thƣơng mại song nhìn chung vẫn ở quy mô nhỏ, manh mún và chƣa mang lại giá trị kinh tế
xứng đáng.
Ngoài bƣởi và cam là 2 loại cây cho tinh dầu có hàm lƣợng limonene cao, nhiều loài
cây khác ở Việt Nam cũng là nguồn cung cấp limonene có giá trị. Dƣới đây là một số cây mà
tinh dầu chứa limonene với hàm lƣợng đáng kể:

16


Thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8

Nguồn gốc
Cây chanh
Cần tây
Xuyên tiệu
Tinh dầu lá vạn thọ cao
Cúc hoa
Đại hồi
Tinh dầu hƣơng nhu trắng
Mã tiền thảo

Hàm lƣợng
Limonene (%)
82
72,16
44,06
19,6
10,7
33
22,6
44,06

II.6/ Ứng dụng
Limonene là thành phần chính tạo nên mùi thơm của tinh dầu vỏ cam, chanh, vì thế
từ lâu ngƣời ta đã sử dụng nó nhƣ một hƣơng liệu trong nhiều lĩnh vực của ngành chế biến
thực phẩm và mỹ phẩm. Có thể thấy sự hiện diện của limonene trong thành phần của nhiều
loại hƣơng liệu, nƣớc hoa, xà phòng thơm, kem đánh răng, nƣớc xịt phòng, nƣớc rửa chén...
với mùi hƣơng chủ đạo là mùi cam, chanh. Tuy nhiên, nhìn chung đây là những tổ hợp
hƣơng rẻ tiền, chƣa mang lại giá trị nhƣ mong muốn. Vì thế, ngƣời ta cũng đã thực hiện
nhiều chuyển hóa để chuyển limonene thành các dẫn xuất có giá trị kinh tế cao hơn nhiều,

dùng trong các tổ hợp hƣơng cao cấp. Chẳng hạn ngƣời ta đã thực hiện chuyển hóa:

Carvone tạo thành là một hƣơng liệu có giá trị cao hơn nhiều so với limonene ban
đầu. Cũng với mục đích này, ngƣời ta đã tổng hợp p-mentha-l,8(10)-dien-9-ol theo sơ đồ
tổng hợp dƣới đây:

Bên cạnh giá trị tạo mùi thơm, từ lâu ngƣời ta đã phát hiện ra limonene có những
hoạt tính sinh học đáng chú ý. Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy limonene có hoạt tính
kháng khuẩn. Limonene cũng là tác nhân gây độc với một số loài bọ gây là trung gian
truyền bệnh sốt xuất huyết, bệnh viêm não Nhật bản, ngay ở hàm lƣợng khá thấp: 0,2ml/ lít.
Một dẫn xuất của limonene là terpine hydrat đã đƣợc sử dụng
17


làm thuốc ho. Tác giả Igrini còn phát hiện ra limonene có tác dụng làm tan sỏi mật và đã phát
minh ra một số chế phẩm dùng trị bệnh này với hàm lƣợng limonene chiếm từ 70 - 99,8%.
Các nhà nghiên cứu ở Trung tâm Ung bƣớu thuộc Trƣờng Đại học Winsconsin ở Madison
(USA) đã chứng minh đƣợc rằng limonene có khả năng phá hủy khối u ở động vật thí
nghiệm. Họ cũng đã tiến hành thử nghiệm và thấy rằng d-limonene có khả năng chống đƣợc
ung thƣ tuyến tụy, dạ dày, da và gan. Một số dẫn xuất của limonene nhƣ trans-p-menth-8-en1 -ol-2-di-metylamino-p-clorobenzylclorides; trans- p-menth-8-en-l-ol,2-di-metylamino benzylclorides;
trans-p-menth-8-en-1-ol-2-di-metylaminobenzylclorides-2,4-diclorobenzyl
chlorides; 2,4-diclo-benzyldimethyl (l-hydroxy-p-meníh-2-yl) ammonium... đƣợc thấy có tác
dụng điều hịa sinh trƣởng thực vật, có tác dụng rất tốt đến khả năng phát triển của hạt đậu
[19, 20, 21, 22].
Ngoài ra trong nhiều lĩnh vực nhƣ tổng hợp vật liệu polime [27], chế tạo dầu bôi trơn
[28]... cũng đề cập đến sự sử dụng limonene nhƣ là một nguyên liệu có giá trị.

18

PHẦN III: THỰC NGHIỆM
I/Sơ đồ tổng hợp
Các hợp chất nghiên cứu đƣợc tổng hợp theo sơ đồ tổng hợp nhƣ ở trang bên:

II/ Chuyển hóa hóa học
II.1/ Tách limonene từ vỏ bƣởi
Vỏ bƣởi đã đƣợc gọt bỏ phần cùi trắng, xay nhỏ rồi đem chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc
cho đến khi phần nƣớc chƣng cất ra trở nên trong suốt. Phần nƣớc ngƣng thu đƣợc đƣợc cho
vào phễu chiết, chiết lấy phần dầu ở trên; phần nƣớc ở dƣới đƣợc bão hòa bằng muối ăn rồi
chiết bằng ete và thu lấy phần hữu cơ ở phía trên. Gộp chung phần dầu thô thu đƣợc ở trên và
phần hữu cơ chiết đƣợc bằng ete với nhau; làm khan bằng Na2SO4 . Chƣng cất thu lấy ete ở
áp suất thƣờng. Sau đó chƣng cất thu lấy limonene dƣới áp suất 40 mmHg, nhiệt độ 92 94°c. (Theo tài liệu [ ], limonene có nhiệt độ sơi 58 - 59°c ở áp suất 10 tor). Limonene thu
đƣợc ở dạng chất lỏng trong suốt, có mùi thơm mát.

II.2/ Tổng hợp 3-(4-metyIxiclohex-3-enyl)but-3-en-l-ol
II.2.1/ Phương trình phản ứng

II.2.2/ Cách tiến hành
Cho vào bình cầu hai cổ có lắp máy khuấy và sinh hàn 62,2 g (73 mi) limonene, 6,6 g
paraformandehit (PFA) và 400 mi CH2Cl2 khan. Khuấy hỗn hợp 30 phút rồi cho tiếp vào bình
0,3 mi SnCU (hỗn hợp khi đó chuyển sang màu vàng nâu). Tiếp tục khuấy trong hai ngày ở
nhiệt độ phòng cho đến khi hỗn hợp phản ứng trở nên đồng nhất. Trung hòa hỗn hợp phản
ứng bằng dung dịch NaOH 10%, chiết lấy phần hữu cơ, làm khan bằng Na2S04 và đem chƣng
cất cách thủy, thu lấy dung môi CH2Cl2 ở nhiệt độ dƣới 42°C. Phần còn lại đƣợc chƣng cát
dƣới áp suât tháp, thu đƣợc phân đoạn Ì ở áp suất 40mmHg và nhiệt độ 92 - 94°c (limonene),
phân đoạn 2 (ancol) ở 140 - 150°c và áp suất 21 mmHg. (Tài liệu 125°c/ 6 tor).
Hiệu suất: 34%

II.3/ Phản ứng của 3-(4-metybđclohex-3-enyl)but-3-en-l-ol với axit
monocloaxetic

II.3.1/ Phương trình phản ứng chính

19


Sơ đồ tổng hợp

20


II.3.2/ Cách tiến hành
Cho vào bình cầu ba cổ có lắp que khuấy, phễu nhỏ giọt và sinh hàn hồi lƣu (sinh hàn
nối với ống canxi clorua khan) 100 mi toluene khan và 9 g Na đã đƣợc cạo sạch lớp vỏ và cắt
thành từng miếng nhỏ. Hỗn hợp phản ứng đƣợc đun nóng trên bếp cách cát (khi đó không
khuấy). Cho máy khuấy hoạt động thật mạnh khi toluen đã sôi nhẹ, sao cho Na bị đánh tan
thành huyền phù màu trắng xám. Nhỏ từ từ vào huyền phù natri ở trên 50 mi 3-(4metylxiclohex-3-enyl)but-3-en-l-ol (hỗn hợp khi đó chuyển sang màu vàng nâu). Tiếp tục
khuấy hỗn hợp phản ứng trong 6-7 giờ ở nhịêt độ 85-90°c sao cho Na khơng bị vón cục lại:
Thêm từ từ vào hỗn hợp phản ứng 50 mi toluene có hịa tan 9,5g axit monocloaxetic
(C1CH2COOH) mới chƣng cất lại (hỗn hợp khi đó chuyển sang màu vàng nhạt và trở nên
sánh lại - nếu hỗn hợp sánh quá ta có thể cho thêm toluene vào để khuấy trộn đƣợc đều). Tiếp
tục khuấy trong 12 giờ ở 85-90°C.
Sau khi kết thúc phản ứng, thu lấy sản phẩm, hòa vào nƣớc, chiết lấy phần dung dịch
(tan trong nƣớc). Tiếp tục axit hóa phần dung dịch chiết đƣợc bằng axit clohidric rồi chiết lấy
phần hữu cơ ở phía trên. Lớp dƣới đƣợc chiết tiếp với một lƣợng nhỏ toluene và thu lấy phần
hữu cơ ở trên. Đổ chung các phần hữu cơ chiết đƣợc với nhau, kiềm hóa bằng KOH và chiết
lấy lớp dƣới (lớp trên là toluene). Tiếp tục axit hóa phần dung dịch chiết đƣợc bằng axit HC1
(1:1) rồi chiết lấy lớp hữu cơ ở trên bằng ete. Cuối cùng làm khan và cất loại ete, thu đƣợc
axit 2-(3-(4-metylxiclohex-3-enyl)but-3-enyloxy)axetic (axít A1 hay axít limonenoxyaxetic).

II.4/ Phản ứng của muối và etylbromua trên chất mang Silicagel:

II.4.1/ Phương trình phản ứng

II.4.2/ Cách tiến hành
Axit limonenoxyaxetic đƣợc kiềm hóa bằng KOH đặc đến pH=9. Làm khan silicagel
bằng cách sấy trên một đĩa sứ sạch ở 110°c trong 3 giờ. Tẩm lên 40g silicagel đã đƣợc sấy
khơ đó khoảng 15 - 16g muối kali limonenoxyaxetat ở trên và tiếp tục sấy ở 110°c trong 3
giờ (trong lúc sấy nên đảo trộn silicagel để việc bốc hơi nƣớc đƣợc thuận lợi). Sau khi sấy
xong, đem cân lại để tính lƣợng muối cho vào. Cho hỗn hợp vào bình thép, thêm vào đó một
lƣợng Etyl Bromua theo tỉ lệ mmuối :mEtBr = 1:1,6. Đảo trộn đều rồi đóng chặt nắp bình, sau
đó nung nóng hỗn hợp phản ứng ở 50°C trong 10 giờ. Khi phản ứng kết thúc, đổ hỗn hợp vào
bình thủy tinh rồi chiết nhiều lần bằng dietyl ete.
Phần dịch chiết thu đƣợc đem chƣng cất cách thủy thu hồi dung mơi ở 38-40°C; sau
đó đem chƣng cất ở áp suất thấp thu lấy sản phẩm ở 165 - 168°C dƣới áp suất 21mmHg.
Sản phẩm thu đƣợc là một chất lỏng khơng màu, trong suốt và có mùi thơm nhẹ.

II.5/ Tổng hợp dẫn xuất 9-triclometyllimonene
II.5.1/ Phương trình phản ứng

21


II.5.2/ Cách tiến hành
Cho vào bình cầu 500ml (có lắp ống sinh hàn hồi lƣu) hỗn hợp của 36,63ml limonene và 212
ml CCl4 đun hồi lƣu (cách thủy) trong 24 giờ, cách 6 giờ lại cho thêm 1/4 lƣợng của 2,2g
benzoylperoxit trong 44ml CCl4 Trung hòa hỗn hợp sau phản ứng bằng dung dịch Na2CO2 10%, chiết
lấy phần hữu cơ, làm khan bằng Na2SO4 rồi cất loại CCl4 ở áp suất thƣờng. Phần cặn (cân đƣợc
38g) đƣợc chƣng cất dƣới áp suất thấp thu đƣợc 11 g phân đoạn 1 ở 90 - 92°C/ 40mmHg (limonene);
2,2g hợp chất trung gian và 16g chất dầu sánh, màu vàng ở 165-170°C /19mmHg.

II.6/ Thủy phân dẫn xuất 9-triclometyllimonene

II.6.1/Phương trình phản ứng
Phản ứng xảy ra đồng thời theo hai hƣớng:

Và:

II.6.2/ Cách tiến hành
Cho vào bình cầu 250ml có lắp sinh hàn hồi lƣu 14g dẫn xuất trihalogen của limonene; 110ml
etylen glycol; 14,3g KOH và 33ml H2O rồi đun hồi lƣu trong 15 giờ. Sản phẩm đƣợc xử lý bằng cách
gạn bỏ phần nhựa, lấy phần dung dịch đem chƣng cất. Phần nƣớc ngƣng đƣợc chiết bằng ete để thu lấy
xeton (4-axetyl-l-metylxiclohex-l-en). Phần cặn còn lại đƣợc chiết bằng ete để loại bỏ phần hữu cơ tan
trong ete. Axit hoa phần dung dịch bằng HC1, chiết lấy phần hữu cơ bằng ete. Kiềm hóa phần ete bằng
dung dịch NaOH 10% và chiết lấy dung dịch muối. Lại axit hóa và

22


chiết lấy phần hữu cơ bằng ete, cho bay hơi hết dung mơi sau đó kết tình lại sản phẩm bằng
CH3COOH/ H20 (tì lệ 1:4) rồi bằng rƣợu/ nƣớc. Sản phẩm axít 3-(4-metylxiclohex-3enyl)but-2-enoic (axít A2 hay axít limonenecacboxylic) tinh khiết nhận đƣợc có dạng tính thể
hình kim khơng màu, toC = 108-109°C. Hiệu suất=27%.

II.7/ Tổng hợp este etyllimonenecacboxylat
II.7.1/Phương trình phản ứng:

II.7.2/ Cách tiến hành
Hòa tan 2,5g axit (4) trong etanol tuyệt đối trong bình cầu 100ml bão hịa bằng
hidroclorua khan rồi đun hồi lƣu trong 2 giờ 30 phút (sinh hàn có lắp ống làm khan chứa
CaCl2). Sau khi cất loại bớt etanol, trung hòa sản phẩm nhận đƣợc bằng dung dịch NaHCO3
10%. Dùng ete chiết lấy sản phẩm hữu cơ ở lớp trên, rửa bằng nƣớc, cất loại ete và chƣng cất
thu lấy este ở 125°c, áp suất 25mmHg. Sản phẩm là một chất dầu khơng màu, có mùi thơm
dễ chịu. Hiệu suất=53%.

II.8/ Tổng hợp các hiđrazit thế
II.8.1/ Điều chế các axit aryloxyaxetic
a/ Phương trình phản ứng

b/ Cách tiến hành
Hòa tan 0,1 mol phenol (meta-crezol hoặc a-naphtol) trong 30ml dung dịch chứa 5,6g
KOH. Thêm vào đó 20ml dung dịch của 0,lmol axit monoclo axetic đã đƣợc kiềm hóa bằng
0,05mol K2CO3. Đun hồi lƣu trong 90 phút. Làm nguội hỗn hợp sau phản ứng và axit hóa
bằng HC1 (1: 1). Lọc thu lấy sản phẩm axit aryloxyaxetic, rửa bằng nƣớc rồi kết tinh lại bằng
etanol - nƣớc.
II.8.2/ Điều chế este etyl aryloxyaxetat
a/ Phương trình phản ứng

23