Tài liệu Bài báo cáo thực tập- tìm hiểu về monoterpenoid

Mục Lục Phần I:Mở Đầu..................................................................................................2 Phần II:MONOTERPENOID ............................................................................3 1.Phƣơng pháp vật lý & sinh tổng hợp ..........................................................3 2.Các monoterpen mạch hở ...........................................................................5 3.Các monoterpen một vòng ....................................................................... 15 4. Các Monotecpen 2 vòng .......................................................................... 38 5. Furanoid và Pyranoid monoterpenoid ...................................................... 52 Phần III:Tài Liệu Tham Khảo ......................................................................... 55 Phần IV:Kết Luận ........................................................................................... 62 1 Phần I:Mở Đầu Từ xa xƣa con ngƣời đã thích và quan tâm tới dầu thơm tách từ thực vật. Nhƣng mãi tới đầu thế kỷ XIX mới có những nghiên cứu đầu tiên về thành phần hoá học tinh dầu. Vào năm 1818 ngƣời ta đã tìm đƣợc một số hợp chất và xác định đƣợc rằng tỉ lệ nguyên tử C:H ở tinh dầu là 5:8. Tiếp thep đó là một số hợp chất hidrocacbon không no, không vòng hoặc có vòng đã đƣợc tách ra. Chúng có công chung là (C5H8),(n≥2) và đƣợc đặt tên là TECPEN. Ở trong đời sống của chúng luôn có mặt của hợp chất tecpen nhƣng có thể bạn chƣa biết và những sản phẩm hữu ích cho cuộc sống đời thƣờng nhƣ dầu gội, nƣớc hoa,… hay là giúp ích cho sức khoẻ của bản thân chúng ta nhƣ thuốc bồi bổ sức khoẻ từ dầu cá heo, dầu gió chữa cảm,….. Vậy tecpen có những loại nào tính chất vật lý hoá học nhƣ thế nào, những ứng dụng của nó trong đời sống của nó ra sao? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu . Mở đầu cho những nghiên cứu về terpen, chúng ta cùng đi tìm hiểu từ những hợp chất terpenoid cơ bản nhƣng cũng không kém phần quan trọng và gần gũi với chúng ta, đó là phần mà nhóm 1 xin trình bày dƣới đây: Monoterpen 2 Phần II: MONOTERPENOID 1.Phƣơng pháp vật lý & sinh tổng hợp Thêm một nhóm phổ khối lƣợng nữa của các hydrocacbon trong nhóm Caran và Mêtan đã đƣợc công bố.[1] Sự đồng nhất của các rƣợu monoterpenoid trong những hỗn hợp phức đôi khi là thói quen, vấn đề sẽ trở nên đơn giản hơn nếu chuẩn bị trifloacetat, và sử dụng phổ F n.m.r.[2] Thuyết phát sinh sinh vật của monoterpen đã nhận đƣợc nhiều chú ý. Bài báo đầu tiên trong loạt báo cáo đó đã đƣợc dành để nói về monoterpen (một lƣợng lớn các đồng phân của Thujone) của Tanaceum vulgare (cây cúc ngải).[3] Con đƣờng tìm ra Thujone đã đƣợc kiểm nghiệm dựa trên qui mô kết hợp của độ phóng xạ của axetat [Cacbon C14 ] và nó đã cho thấy rằng những terpen đã biết (ví dụ menth-1-en-4-ol-sabinene) đều tham gia trực tiếp vào con đƣờng đó, trong khi những chất khác ( ví dụ thujone ) là “các nhánh” của con đƣờng chính. Thêm vào đó, bài báo này cũng có cuộc thảo luận thú vị về vị trí hiện tại của thuyết phát sinh monoterpenoid. Một cách tiếp cận hơi khác đã đƣợc Zavarin sử dụng. Với tinh dầu từ Pinus và Abies, ông đã phát triển một loạt số liệu phân tích thống kê suy ra từ thuyết phát sinh. Từ một lƣợng khá lớn các mẫu, ông đã nhận ra sự lặp lại nhất định trong sự có mặt của các monoterpen,một vài tính chất định tính (có trong hai hoặc nhiều hơn những hợp chất có cùng loại) và một vài tính chất định lƣợng (những hợp chất có trong quan hệ toán học với chất khác), và có nền tảng đƣợc coi là nguồn phát sinh của các chất nhƣ pinen, camphan, bonyl axetat, γterpinen, sabinen, và một vài hydrocacbon terpen khác.[4] Những nghiên cứu từ 3 phòng thí nghiệm dựa trên thuyết sinh tổng hợp tiếp tục xuất hiện. Mặc dù chúng thƣờng có ích và quả thực bắt nguồn từ những nghiên cứu phát sinh, chúng hiếm khi giống với nhiều hơn 1 quá trình hóa học. Một ví dụ nhƣ sự tổng hợp campho đƣợc mô tả dƣới đây, từ dẫn xuất bi-cyclo [2,2,1] heptan. Sự khác biệt nhỏ ở đây là sự tổng hợp của các terpen từ geranyl pyrophotphat đƣợc thực hiện bởi Haley et al, ông đã thử làm theo khá giống với thuyết sinh tổng hợp đã đƣợc đƣa ra. Họ đã kiểm tra sự biến đổi trong những sản phẩm từ neryl(1) và geranyl (2) diphenylphotphat (những mô hình sinh học của pyrophotphat) và tìm ra nhiều sản phẩm của terpen mạch vòng hơn trong hệ neryl. Các terpen mạch vòng đƣợc hình thành từ geranyl diphenylphotphat nhƣng tác giả cho rằng có thể chúng đƣợc sinh ra qua linalyl pyrophotphat (3), mặc dù nó không đƣợc tìm thấy trong hợp chất (xem sơ đồ 1).[5] Sơ đồ 1 Làm việc với các túi nƣớc cam, Potty và Bruemmer đã phân lập đƣợc một enzym là geraniol dehydrogenase,[6] enzym này duy trì tính cân bằng giữa andehit và ancol. Sự có mặt một loại enzym thứ hai đã bão hòa một trong hai liên 4 kết bội trong hệ thống này trở thành citronellal và citronellol đã đƣợc kết luận. Các tác giả cũng đã chứng minh sự có mặt cuẩ các enzym chuyển hóa mevalonate thành linalyl pyrophotphat, đồng thời cho rằng các quả thuộc họ cam đểu tổng hợp các terpenoid từ mevalonate bằng cách này. Vai trò của các monoterpen cyclopentanoid trong sinh tổng hợp các indol alkaloid đƣợc thảo luận trong chƣơng 6. 2.Các monoterpen mạch hở 2,6-Dimethyloctane- Dembitskii et al.[8,9] đã báo cáo khả năng phân lập của một hydrocacbon khác thƣờng, cis-2,6-dimethyloctan-1,4,7-triene (4), từ loài cây Achilla filipendulina, cấu hình nối đôi dạng cis đã đƣợc xác định chủ yếu dựa trên cơ sở quang phổ i.r. Điều này gợi nhớ về việc “hymentherene” đã đƣợc công bố là một hợp chất thiên nhiên [2,6-dimethylocta-2,4,7-triene, (5)] [10] nhƣng về sau đã cho thấy là một hợp chất trong số các monoterpen đã biết.[11] Chất achillen đó là một hợp chất thiên nhiên, tuy nhiên lại đƣợc cung cấp từ quá trình tổng hợp của olefin.[12] Nhóm ngƣời Nga khác cũng đã công bố rƣợu achillenol (6)[13] Dehydrolinalool (7), một trong số những sản phẩm trung gian của linalool và vitamin A, không phản ứng với axit formic để tạo sản phẩm α,β-aldehit hay xeton không no nhƣ mong đợi, mà thay vào đó hình thành tetrahydropyran (8), cùng với acetylcyclohexen (9)[14] 5 3,7-Dimethyl-1,5,7-octatrien-3-ol [(15)=R- đồng phân] đã đƣợc tìm thấy tự nhiên trong cả hai dạng đối xứng. Đồng phân 3S-(+)-enantiomorph xuất hiện trong lá cây Ho dầu Nhật Bản ( tên thƣờng gọi của nó là hotrienol)[15] trong khi đồng phân R- đƣợc phân lập từ cây chè đen[16] và chè xanh [17]. Đồng phân Rđƣợc tổng hợp từ R-linalyl axetat bằng cách brom hóa với N-bromosuccinimide, cho 3 hợp chất allylically axetat đã đƣợc brom hóa (11), (12) và (13), tất cả đều dẫn đến hợp chất axetat của ancol mong muốn trong phản ứng của dehydrobrom hóa với dietylanilin. Một rƣợu nhƣ vậy cũng đã đƣợc tổng hợp, ngay cả khi nó đƣợc tìm ra là một hợp chất thiên nhiên, bằng cách đề hidrat hóa với axit sunfuric trong axeton, một trong những glycol thu đƣợc bằng cách tăng nhạy oxi hóa ánh sáng của linalool (16)[18] 6 Dihydrotagetone (25), xảy ra trong cây Tagetes glandulifera (Com-positae), đã đƣợc tổng hợp bởi ba tuyến đƣờng mới (mặc dù không phải là đầu tiên), một trong số đó cũng dẫn đến các tagetone tự nhiên (24) [19] Teisseire và Corbier bắt đầu từ các ete enol (18) và (19) của 4-methylbutan-2-một, mà phản ứng với nhƣng-2-ynol có mặt của hiđrô kali sunfat để cung cấp cho hai allenic xeton (22) và (23) bằng cách phản ứng Claisen của các ban đầu hình thành acetylenic ete (20) và (21). Khi hỗn hợp của allenones đƣợc xử lý với cơ sở, chỉ có một mong muốn (22), hiện tại trong hỗn hợp đến mức 65%, sắp xếp lại cho ra một hỗn hợp của cis-và-tagetones xuyên (24) trong hiệu suất khoảng 45% dựa trên các butynol (cis tagetone-là sản phẩm chủ yếu tự nhiên). Sử dụng crotyl rƣợu thay cho rƣợu acetylenic, Hai tổng hợp của dihydrotagetone đƣợc bổ sung minh họa trong scheme2. Một số lƣợng nhất định các phản ứng nổi tiếng trong loạt bài này đã đƣợc tổng kết bởi Sasaki et al đã thảo luận về phản ứng Diels-Alder 1,4-cycloaddition của myrcene (27), so sánh hoạt động của nó với dienes khác, đặc biệt isoprene.[21] 7 Việc tạo vòng ở vị trí 1,3- của benzoninitrile oxit (28) thành myrcen (27) với phản ứng ở cả 2 nối đôi liên hợp, hình thành 2 sản phẩm cộng (29) và (30). Chất kém phản ứng 1,3-dipoles, diazometan, diphenylnitrilmine, và phenyl-, và ptoluensulphonyl-azide, đều không phản ứng.[22] Một loại khác của phản ứng cộng (bao gồm một phức hệ π) thành 2 liên kết của myrcen là phản ứng của triclorosilane, với sự có mặt của axit cloroplatinic, tạo 1,2- và 1,4- sản phẩm cộng mono của hệ liên kết đôi liên hợp 8 (chiếm ƣu thế trƣớc đây), cùng với sản phẩm cộng 1,2 : 3,4-. Liên kêt bội thứ 3 chỉ phản ứng ở 105°C và áp suất cao.[23] Sự epoxy hóa của alloocimen (31) đã đƣợc chứng tỏ là một peroxit trung gian cao phân tử (32) và tạo ra các peoxit đã biết nhƣ (33) và (34) bằng phản ứng nhiệt, một loại phản ứng cũng sẽ tạo ra 4-metylhexa-2,4-dienal (35) và 6-metylhepta-3,5dien-2-one (36).[24] 9 Bởi vì sự sẵn có và tinh khiết của geraniol (37) và nerol (40) những chất đã có cấu hình xác định, Stork et al. đã sử dụng chúng để tạo các olefin có cấu dạng hình học xác định. Giai đoạn đầu tiên phụ thuộc vào việc các axetat có thể bị cắt bởi ozon đặc biệt ở các liên kết đôi, tạo ra các aldehit axetat,[25] những chất này cũng đƣợc cô lập nhƣ đimetyl axetan (38) và (41). Các axetat của clo tƣơng đƣơng (39) và (42) thì khó tạo ra hơn khi không có các đồng phân của các liên kết bộ, nhƣng khi có rƣợu trong hexametyl photphramid (2:1) hay metyl-liti, cùng với p-toluen sunphonyl clo và Liti clo trong cùng hỗn hợp dung môi, năng suất tƣơng ứng của hợp chất của clo (39) và (42) tăng lên mà không cần đồng phân hóa.[26] 10 Các monoterpenoid non-isoprenoid- có tính hoạt động trong số các monoterpenoid có quan hệ với axit chrysanthenic (43) và thuộc về artemesyl (44), santolenyl (45), và lavandulyl (46) các nhớm mà không theo qui tắc nối “đầu với đuôi” của đơn vị isopren. Rƣợu yomogi (47), hinhf thành từ allylically đã chuyển hóa thành rƣợu cây ngải (51)[27,28] , đã đƣợc phân lập từ Artemisia feddei. Lớp santolinyl hiện nay bao gồm các rƣợu, lyratol (46) từ Cyathocline lyrata và 2,5dimetyl-3-vinylpent-4-en-2-ol (49), từ cây cúc la mã Moroccan, Ormenis multicaulis.[30] Rƣợu cây ngải (51) đã đƣợc tổng hợp bằng sự sắp xếp lại tuyến liên kết sigma của ylided có dẫn xuất từ di-isopentenyl ete (50)[31,32] 1 phản ứng xảy ra sự tích trữ sinh tổng hợp của các terpen kì lạ này. Có kết luận cho rằng có thể tất cả chúng đƣợc rút ra từ bộ khung của axit chrysanthemic (43; R=H),[33,34] bởi sự mở vòng liên kết của xyclopropan, có thể tạo ra hoặc (44), (45) hay (46), và quả thực một vài chuyển hóa của khung chrysanthemyl thành khung monoterpen lạ đã xuất hiện trong phòng thí nghiệm. Mới đây nhất khi chiếu sáng chrysanthemol (52) với đèn thủy ngân áp suất cao sản phẩm thu đƣợc bao gồm lavandulol (53) và 3-metyl-but-2-enol (54), mỗi chất với 11 hiệu suất khoảng 20%.[35] Phản ứng sigmatropic của thioeter với ete (50) đã đƣợc phát hiện, dẫn đến suy đoán các monoterpen của cây ngải hƣơng có thể đƣợc hình thành bằng các quá trình tƣơng tự. Trong những điều kiện này chuyển hóa trực tiếp từ chrysanthemyl thành chrysantmethol không cần phải dùng đèn thủy ngân áp suất cao Rƣợu yomogi (47) đã đƣợc chuyển hóa thành hợp chất của nhóm satonilyl, (57), (58) và (59), bằng việc mở vòng của epoxit (53)t khi có xúc tác axit.[38] Quá trình tổng hợp của rƣợu yomogi (47) đã đạt đƣợc nhở quang oxi hóa hydro cacbon (61) thu đƣợc bằng phản ứng Wurtz (sử dụng xúc tác Mg) của 3metylbut-2-enyl clo (60). Nó cũng hình thành từ chất đã biết 2,2-dimetylbut-3-enal dùng phản ứng Wittig, công bố sau này đã đƣa ra quá trình tổng hợp của cấu trúc (62), từng đƣợc tin là có mặt rƣợu yomogi.[41] 12 Các nghiên cứu về chrysanthemic axit và các dẫn xuất của nó thƣờng định hƣớng để tổng hợp este của axit trans-chrysanthernic, một số trong đó tự nhiên đang xảy ra ( và do đó, có thể phân hủy sinh học ) thuốc trừ sâu. Tổng hợp của axit pyrethric hay mono - este của nó ( 65 ) từ axit chrysanthemic đã đƣợc thực hiện thành hai thí nghiệm. Ueda và Matsui so sánh cả bốn chất đồng phân hình học của pyrethric acid bằng cách biếnđổi cis – và trans- metyl chrysanthemate vào anđêhyt tƣơng ứng [ e. g. ( 63 ; R = Me).Martel và Buenia 43 theo cùng phƣơng pháp, đầu tiên không có isome hóa tâm bất đối[ ( lR, 2 R ) ], sau đó lắp vào tổng hợp đến metyl este của axit chrysanthemic đối hình [ ( lS, 2 S ) ] ( 43a ; R = Me ), phần còn lại từ dung dịch của axit raxemic, đi theo sơ đồ 3. Crombie et al. cũng sử dụng tuyến giống nhau từ anđêhyt ( 63 ; R = Me ) để kiểu 14 clabelled metyl chrysanthemate do phản ứng Wittig . 13 Vấn đề về việc sử dụng của axit chrysanthemic từ [i.e. the (1S, 2S) isomer] cũng đã đƣợc tổng hợp bởi Ueda và Matsui[46]. Họ nhiệt phân axit chrysanthemic tạo ra pyrocine (66).Chuyển hóa của cis - chrysanthemate este thành trans-esters dễ dàng thực hiện (cho este metyl ) bởi sự nhiệt phân của cis este tại 240-260°C.[47] Sự telomerise hóa của Isopren- Quá trình tổng hợp của các monoterpenoid bằng sự telomerise hóa đang đƣợc nghiên cứu, đặc biệt là ở Nga và Nhật Bản, và một đánh giá (ở Nga) về sự telemerise hóa sử dụng isopren-hydro clo sản phẩm cộng, đã đƣợc đƣa ra. Đoạn bao gồm C10 , dƣới điều kiện nhất định thì 45% geranyl clo có thể phân lập cho sản phẩm cộng urotropin hoặc các phản ứng xa hơn. Sự telomerise hóa axit photphoric của isopren, mặt khác, tạo ra hầu hết là sản phẩm α-terpinen và alloocimen nhƣ các hydrocacbon C10,[48] cùng với geraniol và terpineol. Khi có mặt axit axetic, linalyl, geranyl, lavandulyl, và các axetat khác đƣợc hình thành trong phản ứng [49] của axit photphoric với nhiều monoterpen hydrocacbon. Ngƣời ta đã công bố rằng một nhóm ancol ở C9 (67) xuất hiện trong hỗn hợp tạo ra bởi phản ứng giữa axit photphoric và isopren. Axit percloric có thể hình thành dƣới hiệu suât thấp của 2,2,5-trimetyl-6-vinyltetrahydropyran (68).[52] 14 Với sự có mặt của lithi naphtalen đƣa vào tetrahydrofuran, isoprene đƣợc nhị trùng hợp tạo ra monoterpene, oxy hóa hỗn hợp bằng oxy đi qua cho 30 - 40% rƣợu C10 và 30% C10 glicol. 10% nerol và 10% geraniol đƣợc tạo ra cộng thêm 5% của 2,6-dimetylocta-1,7-dien-6-ol (69) của các rƣợu hydric, và 55% 2,7dimetylocta-2,6-dien-1-ol (70), với 20% sản phẩm khác. Các glycol chiếm 50% trong mỗi hợp chất 2,6- và 2,7-dimetyl-octa-2,6-dien-1,8-diol (71) và (72). [54] 3.Các monoterpen một vòng Cyclobutan- Một trong những chất mới thú vị nhất mới đây đƣợc khám phá là monoterpene cyclobutanes ( ngoài những hệ thống hai vòng. chứa đựng cyclobutanes). Chất hấp dẫn tình dục giống đực ( Anthonornus. grandis, Boheman) đƣợc xác định là cis-substituted cyclobutane (73)[55] Các Cyclopentan- Một vài chất mới đƣợc phân lập gần đây nhƣ: theveside (74)[57] và các metyl este của nó từ những loài trúc đào, Thevetia peruviana (Pers.) K. Schum, và C9 iridoid glucoseide galiridoside (75)[58] từ Galeopsis 15 tetrahit L. (labiatae). Một nguồn phong phú của các este glyco iridoid là loài cây nữ lang. Glycozit mới nhất là valerosidatum (76) đƣợc phân lập từ Valeriana wallichii và V. officinalis. Mặc dù chúng không phải các monoterpen cyclopentan, các glucozit morronoside (77) và kingoside (78) đƣợc phân lập từ quả Lonicera morrowii, A. Gray, và loniceroside (79) và chất sweroside (80) đã đƣợc biết trƣớc đây, đƣợc phân lập từ lá của những loài thực vật giống nhau cùng họ. Một bản tóm tắt của loại glycozit này đã đƣợc sắp xếp bởi Bobbitt và Segebarth.[64] 16 Chúng ta cũng đƣợc biết rằng 7-deoxyloganic axit (81) là một tiền chất của nhiều iridoglucoside.[65] Kinh nghiệm thu đƣợc từ nghiên cứu các loài thực vật Gardinia jasminoides và Paederia scandens đã cho thấy rằng các axit cùng tác dụng trong phản ứng irridoglucoside của các cây này. Gần đây các Iridoglucoside phân lập từ cây Gardinia jasminoides là các gardenoside (82) và geniposide (83), trong khi đó, từ quả thì phân lập ra genipingentiobioside. Gần đây, lƣợng nhỏ của deacetylasperulosidic metyl este (85), cũng nhƣ iridoglucoside shanzhiside (86), cũng đƣợc tìm thấy trong cây này[69] Thành tựu tổng hợp của năm trong lĩnh vực này chính là sự tổng hợp loganin penta-axetat (95) thực hiện bởi Büchi et al. Sử dụng phƣơng pháp mở rộng của de Mayo cho tổng hợp các δ-dixeton bằng quang hóa phản ứng cộng vòng của 17 enol hóa β-dixeton thành các olefin. Nhóm của Büchi đã xây dựng đƣợc phần 2 vòng trong phản ứng quang hóa đơn. Từ nguyên liệu đầu là este axit 2formylmalonaldehit metyl (87), theo 2 bƣớc từ xeton và trimetyl ở dạng orto, và 3cyclopentenyl tetrahydropyranyl ete (88). Bức xạ đƣợc dùng sản phẩm dầu thô với Amberlite Ỉ-120 trao đổi nhựa cation nhận đƣợc một hỗn hợp lỏng của hydroxy acetan (89). Sự oxi hóa giúp chúng ta phân lập đƣợc xeton (90) mong muốn là sản phẩm chính của quá trình kết tinh. 18 May mắn là sự hình thành của dẫn xuất butylthiometylen (91) xảy ra chính tren cạnh nhóm cacbonyl nơi đƣa vào nhóm metyl. Niken Raney khử lƣu huỳnh dẫn đến sai ở metyl epim hóa (92), nhƣng chất này có thể đồng phân hóa dựa trê chất mong muốn (93). Borohydrie giảm đi, axetyl hóa và glocozit hóa hình thành loganin penta-axetat (95). [70] 19 Cavill đã tóm tắt những tài liệu trƣớc đó về các iridoid đơn giản hơn. Từ chrysope- loài cây thú vị Actinidia polygama một vài ete đã đƣợc tạo ra, một vài trong số chúng đƣợc tổng hợp từ 2 nhóm. Sự tổng hợp của matatabiether tuân theo phƣơng pháp thực nghiệm đã đƣợc dùng trong cả 2 phòng thí nghiệm, nhƣng nhóm của Wolinsky đã mô tả chi tiết hơn quá trình tổng hợp của các hợp chất khác đƣợc đƣa ra trong hình, đặc biệt là neonepentalacton (96) và các ete (97) và (98) cũng tự nhiên xuất hiện. p-Menthanes.- (i) Hydrocarbons . Các biến thể của p-menthadienes với axit hoặc bazơ theo điều kiện khác nhau, đã đƣợc biết đến từ nhiều năm, nhƣng theo 20