Co so hoa hoc huu co huong lieu

Sách không bán – liên hệ [email protected] thẳng).Trong tinh dầu có chứa hơn 170 chất; về cơ bản là linalool (đến 15%) và dạng axetat của nó (đến 49%), limonen (14), γ-tecpinen (15) và β-pinen (16). Đã biết rằng, phần lớn các loại hương liệu có chứa tinh dầu bergamot, cho chúng ta nước hoa, lotion, và eau de cologne với một tông mùi cam quýt tươi mát đặc trưng. Từ những este của các rượu thuộc nhóm sesqui-tecpen chỉ có duy nhất axetat farnesole (17) là có sự ứng dụng làm hương liệu trong công nghiệp mỹ phẩm. Nó được tổng hợp bằng phương pháp axetyl hóa chính bản thân farnesole hoặc bằng phản ứng chuyển vị khi nung nóng nerolidole trong môi trường axít axetic, đã trình bày ở phần 2.2.5. Axetat farnesole có mùi hương hoa linh lan, ngoài ra còn thể hiện đặc tính định hương và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nước hoa và eau de cologne. 2.4.3. Este của các axít hữu cơ (có số nguyên tử cacbon lớn) với mùi hương thảo mộc và linh lan Thuộc về nhóm chất này chỉ có 3 hương liệu có cấu trúc là các este của axít hữu cơ với mạch cacbon gồm nhiều nguyên tử thuộc dãy parafin, etilen và axetilen. Cụ thể, este của axít heptanoic với rượu allyl có mùi thơm hoa quả nhẹ nhàng, còn este của axít n-nonenoic- 2 với metanol (2) – có mùi hương thảo mộc và hoa viola (chi hoa tím). Ester (2) được tổng hợp từ heptanal (1) và axít malonoic theo sơ đồ sau: 101

Sách không bán – liên hệ [email protected] Este (4) khi bị pha loãng sẽ có mùi thơm của lá xanh tươi. Este n-octinoic-2 được sản xuất từ 1-heptin (3), dẫn xuất natri của este này được xử lý với CO2; tiếp theo este hóa axít thu được bằng metanol: Este (4) làm chất phụ tạo thêm hương thơm cho các sản phẩm hương liệu và kẹo cao su. 102

Sách không bán – liên hệ [email protected] Chương 3 Tổng hợp các dẫn xuất thơm của dãy vòng no – alixiclic Các dẫn xuất vòng 3 cạnh hiện giờ vẫn chưa tìm được ứng dụng trong công nghiệp hương liệu. Từ các vòng 4 cạnh – xicloankan, được ứng dụng trong sản xuất hương liệu chỉ có perfloxiclobutan, với vai trò là propellent rất hiệu quả. Từ những dẫn xuất vòng nhỏ, chỉ có những chất thuộc nhóm xiclopentan là có hương thơm dễ chịu. Những hương thơm dễ chịu thường được cho là do sự có mặt của nhóm xeton trong vòng, của các mối liên kết đôi ở trong vòng và cũng do bản chất của các nhóm thế (các nhóm rượu hay este). 3.1. Các dẫn xuất của xiclopentan 3.1.1. Xiclopentanon mang mùi hương hoa nhài Những hợp chất (1, 2) có đặc điểm giống nhau về mặt cấu tạo thường có mùi hương hoa nhài với các sắc thái (tông) khác nhau. Các xiclopentanon bão hòa (1, 2) với mùi hương có tông hoa quả và được ứng dụng trong công nghiệp hương liệu. Quá trình tổng hợp 2-ankylxiclopentanon (1, 2) được thực hiện theo 2 con đường. Trong trường hợp thứ nhất xiclopentanon (3) bị ankyl hóa bằng các anken (4) theo cơ chế gốc tự do. Trong phương pháp khác xeton (3) tương tác với các andehit (5) theo cơ chế trùng ngưng croton, và sản phẩm trung gian 2-ankylidenxiclopentanon tạo thành được tách ra và tiếp tục hidro hóa có chọn lọc mối liên kết C = C: 103

Sách không bán – liên hệ [email protected] Thành phần tạo mùi thơm của một số mỹ phầm là metyl[2-(3-oxo-2-n- pentylxiclopentyl)]etanoat (9), hợp chất này mang mùi hương hoa nhài. Đây là hợp chất thiên nhiên được tìm thấy trong trà. Quá trình tổng hợp gedion (9) trải qua 3 giai đoạn bao gồm ankyl hóa theo phản ứng Michael dẫn xuất xiclopenten (6) bằng malonat (7) thành este (8). Những phản ứng tiếp theo gồm thủy phân dieste (8), monodecacboxyl hóa và este hóa sản phẩm trung gian cho chúng ta sản phẩm thơm cần thiết (9). Cần phải ghi nhận rằng trong tinh dầu của hoa nhài có chứa một lượng không lớn metyljasmonat (10). 3.1.2. Xiclopenten với mùi thơm đàn hương (bạch đàn) Một số hợp chất thơm (3-6) có thành phần cấu tạo giống nhau với nhân 1,1,2- trimetyl-xiclopenten-2 mang mùi thơm bạch đàn mạnh, mức độ của nó được xác định bởi cấu trúc mạch nhánh ankanol tại C-5. Chúng được sử dụng với vai trò là chất tạo mùi thơm cho xà phòng, các chất mỹ phẩm và tẩy rửa, cũng như trong các sản phẩm khác. Các hợp chất (3-6) được tổng hợp bằng phương pháp ngưng tụ aldol-croton trên cơ sở andehit vòng (campholen) (1) với propanal, n-butanal hay 2-butanon: 104

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong số các dẫn xuất của xiclopenten, este (10) 2-axetoxymetyl-1-metyl-3-(propen- 1-yl-2)xiclopenten-1đã có ứng dụng trong thực tế làm hương liệu. Nó đem đến cho một loạt các hỗn hợp hương liệu trong mỹ phẩm các mùi thơm của hoa với tông hương thơm của họ cây rẻ quạt. Dẫn xuất này được tổng hợp qua 3 giai đoạn từ dehidrolinalool (7), chất này khi được nung nóng đến 1900C chuyển hóa thành 2-metilenxiclopentan-1-ol (8). Rượu (8) sau đó đồng phân hóa dưới tác dụng nhiệt với sự có mặt của (NH4)2 MoO4 thành 2hidroxymetylxiclopenten-1 (9). Axetyl hóa (9) bằng axít axetic thu được este thơm (10): 105

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.1.3. Xiclopentenon với hương thơm hoa nhài. Jasmon Khi đưa vào nhân xiclopentenon liên kết đôi, tức là chuyển từ dẫn xuất xiclopentanon (xem phần 3.11) sang xiclopentenon đã đem đến mùi hương nhài đặc trưng cho những chất đại diện đó, ví dụ, cho các hợp chất tổng hợp (1, 2). Điều này cho phép mở rộng giới hạn sử dụng các hợp chất thơm, không chỉ như các chất thành phần trong hỗn hợp hương liệu cho mỹ phẩm trang điểm, mà còn sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm, chất tạo mùi cho xà phòng, các hóa chất tẩy rửa tổng hợp và sản phẩm hóa học gia dụng. Đưa thêm một liên kết bội C=C nữa - lần này vào nhóm thế (nhưng chỉ với đồng phân cis-) đã làm tăng thêm hương hoa nhài và góp phần tăng đáng kể giá trị của hương liệu. Do vậy, hợp chất có tên gọi cis-jasmon (3) được ứng dụng chỉ để sản xuất những loại nước hoa đắt tiền (sản phẩm tổng hợp trans-isomer có hương thơm rất yếu). cis-Jasmon được tách ra từ tinh dầu hoa nhài. Một số lượng không lớn của nó có trong tinh dầu cam. cis-Jasmon thường thường được thay thế bằng các chất tổng hợp rẻ tiền hơn là dihidrojasmon (1, 2), tuy nhiên chúng không có được hương thơm tinh túy của hoa nhài tự nhiên. “Dihidrojasmon” (2-hexyl-2-xiclopenten-2-ol-1, (1)) được tổng hợp bằng quá trình đóng vòng γ-undecalacton (4) khi nung nóng trong axít photphoric. Xeton (1) có thể được tổng hợp bằng phương pháp trùng ngưng đóng vòng các axít chưa bão hòa (5): 106

Sách không bán – liên hệ [email protected] Dihidrojasmon được người ta tổng hợp từ undecan-2, 5-dion (6) bằng quá trình đóng vòng nội phân tử dạng aldol-croton với xúc tác là dung dịch kiềm: Dixeton (6) được tổng hợp bằng phản ứng cộng hợp heptanal (9) với nhóm vinyl của xeton (11). Để phản ứng xảy ra theo cơ chế Michael và không phải là aldol hóa cần tiến hành phản ứng với sự có mặt của các muối thiazolium (7). Các muối này dưới tác dụng của trimetylamin chuyển hóa thành hệ liên hợp (8), khi được kết nối với nhóm cacbonyl của heptanal (9) sẽ bảo vệ được nhóm andehit. Việc chuyển hóa nhóm chức andehit cho phép dẫn xuất (10) vừa được tạo ra có thể kết nối với (11) theo Michael và cho sản phẩm trung gian carbanion (12) - là tiền chất trực tiếp của dixeton (6). cis-Jasmon (3) được tổng hợp trong điều kiện có chất xúc tác chuyển pha khi bị ankyl hóa bằng metylxiclopenten-2-on-1 nhờ vào 1-cloro-cis-penten-2 107

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.2. Tổng hợp các dẫn xuất của xiclohexan 3.2.1. Các dẫn xuất ankyl của xiclohexan. Dẫn xuất xiclohexanol. Mentol. Tinh dầu bạc hà. Một số các dẫn xuất ankyl của xiclohexan đã được ứng dụng làm hương liệu và thành phần tạo hương thơm của mỹ phẩm. Cụ thể như, theminol (5) và victol (6) là các hương liệu tổng hợp được sử dụng trong xà phòng, chất tẩy rửa tổng hợp, làm hương liệu nước hoa nhờ mùi xạ hương của chúng với các tông mùi bạch đàn và rẻ quạt. Cả hai xiclohexylankanol (5, 6) được tổng hợp từ citral (1) bằng phản ứng trùng ngưng croton với metyletyl- và metyl- isobutylxeton (2) tương ứng. Dẫn xuất enon trung gian (3) sau đó được đóng vòng trong sự có mặt của axít photphoric và ankylionon (4) vừa được tạo thành bị hidro hóa hoàn toàn. Me Me O OH , R H+ CHO + Me C CH2R H2/Ni O Me Me (2) (3) Me Me Me (1) citral Me Me Me R Me Me R (5, 6) OH O (4) ankylionon ( ) R = Me, theminol (mï i x¹ hö¬ng ví i t«ng mï i b¹ ch ®µn) ( ) R = 2-Pr, victol (mï i gç-x¹ hö¬ng ví i t«ng mï i rÎ qu¹ t) Arnilate (10) là thành phần của hương liệu – với mùi hương đặc trưng của các cây họ lá kim. Dẫn xuất axetat của hidroxymetylxiclohexan được điều chế theo phản ứng đóng vòng [4 + 2] của 2-metylpropenal (7) với hexan-2,4-dien (8). Fomylxiclohexen (9) vừa tạo thành bị hidro hóa trên xúc tác niken, còn sản phẩm trung gian hidroxymetylhexan bị axetyl hóa bằng anhiđrit axetic: 108

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cuối cùng, dẫn xuất thế fomyl của ankenylxiclohexan (13), với mùi hương của hoa, được tổng hợp trên cơ sở mircen (11) qua quá trình hidro hóa có chọn lọc mircenal (12) (xem phần 3.2.3.4). Các dẫn xuất của xiclohexenol tạo thành nhóm các hợp chất thơm có ứng dụng quan trọng trong thực tiễn. Một trong những hợp chất tạo mùi thơm quan trọng cho mỹ phẩm và dược phẩm là mentol (14). Nó được sử dụng rộng rãi trong các loại hóa mỹ phẩm để chăm sóc vòm miệng (trong thuốc đánh răng, trong rượu thuốc, nước súc miệng, trong kẹo cao su…) bởi nó đem lại hơi thở thơm tho với mùi hương bạc hà dễ chịu, giảm mùi hôi khó chịu. Hợp chất này được bổ sung thêm cho crem và thuốc mỡ dùng trong và sau khi cạo râu, bởi vì mentol làm giảm tính nhậy cảm của các đầu dây thần kinh. Nó cũng còn được sử dụng để tạo mùi thơm cho thuốc lá và các thực phẩm khác. Trong y học, mentol được biết đến như là một chất giảm đau ngoài da và diệt khuẩn (khi bị các bệnh viêm đường hô hấp trên). Bên cạnh đó, nó còn được sử dụng như là thành phần chống co thắt khi bị đau co thắt ngực trong dược phẩm validon là hỗn hợp của 25% mentol với 75% este của axít isovaleric và rượu metanol. Một điều thú vị là việc sức thơm các phòng thi bằng mentol, có thể có giúp những thí sinh huy động tốt các khả năng về trí tuệ và có ảnh hưởng tới mức độ điểm số của sinh viên. Bản thân methol đó là 2-hidroxy-1-isopropyl-4-metyl-xiclohexan, trong đó tất cả các nhóm thế đều nằm ở vị trí equatorial. Chính là dẫn xuất này có hương thơm bạc hà tinh khiết nhất và đem lại tác dụng mát lạnh nhất so với các đồng phân hình học khác. Bên cạnh đó, xác định rằng trong (-)-enantiomer những đặc tính này được thể hiện ở mức độ lớn hơn. Những nghiên cứu tương tự, cho thấy rằng những đồng phân đối quang có sự khác biệt không chỉ ở đặc tính quay mặt phẳng phân cực ánh sáng. 109

Sách không bán – liên hệ [email protected] (-)-Mentol tự nhiên được tách với quy mô công nghiệp từ lá khô của cây bạc hà (một loại rau thơm) (Mentha piperita) bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước (hiệu suất khoảng 2%). Khi làm lạnh đến -50C, mentol chuyển thành tinh thể và được tách ly tâm. Trong những tinh dầu này, mentol tồn tại ở dạng tự do, cũng như dưới dạng liên kết (chủ yếu là dẫn xuất este). Vì thế để nâng cao hàm lượng mentol đã tiến hành quá trình thủy phân trong môi trường kiềm/rượu tinh dầu này. Sau đó tiến hành chưng cất loại rượu, thêm nước và tiến hành chiết lấy mentol bằng ête. Sau khi làm bay hơi dung môi trong dịch chiết đã được làm khô, phần còn lại được xử lý với axít boric để tạo liên kết với mentol dưới dạng borat không bay hơi, còn tất cả các sản phẩm phụ dễ bay hơi (tới 30% khối lượng tinh dầu) được loại bỏ bằng chưng cất dưới áp suất thấp. Hình 3.1. Sơ đồ phân lập mentol Trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ tinh vi, mentol được điều chế từ các dạng nguyên liệu khác nhau. Một trong những phương pháp tổng hợp mentol dưới dạng raxemat, dựa trên cơ sở cho quá trình gồm 2 giai đoạn: ankyl hóa meta-cresole (16) bằng 2- cloropropan theo cơ chế electrophin trong sự có mặt của axít Lewis. Nhóm isopropyl, về cơ bản, sẽ thay thế nguyên tử hidro tại vị trí opto- do hiệu ứng không gian. Isomer này sau đó bị hidro hóa dưới áp suất cao, nhiệt độ cao, trên xúc tác niken sẽ cho chúng ta hỗn hợp diastereomer của mentol. Bằng phản ứng ête hóa mentol ta thu được một chất tạo hương thơm khác - mentylaxetat (15): 110

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hương thơm quả và bạc hà của mentylaxetat đã thu hút được sự chú ý của các nhà nghiên cứu tổng hợp hương liệu cho mỹ phẩm và thực phẩm. Hợp chất này có chứa trong tinh dầu bạc hà. Trong 2 phương pháp khác tổng hợp mentol có sử dụng những quá trình chuyển hóa của các hợp chất tự nhiên như (+)-citronellal (18) và (-)-piperiton (20). Thứ nhất, tiến hành đóng vòng (18) thành isopulegol (19), cũng như piperiton (20) bị hidro hóa với xúc tác Ni thành hỗn hợp diastrereomer của mentol (14). Sau đó, từ các hỗn hợp này, mentol (14) được tách ra bằng phương pháp phân tách quang học. Isopulegol (19) tự bản thân nó cũng có giá trị như là một thành phần đem lại cho các thực phẩm và mỹ phẩm mùi hương bạc hà. Piperiton (20) được tách ra từ tinh dầu bạch đàn dưới dạng (-)-enanthiomer. Quá trình sản xuất mentol xuất phát từ hợp chất thiên nhiên (+)-3-caren (3,7,7- trimetylbixiclo[4.1.0]hepten-2, (21)) đã được nghiên cứu kỹ. 3-Caren được tách ra từ tinh dầu thông hoặc của các loại cây lá kim. Dưới tác dụng của axít hay TiO2 3-caren (21) sẽ đồng phân hóa thành 2-caren (22), sau đó khi nung nóng sẽ bị mở vòng tạo thành xiclohexen (23): 111

Sách không bán – liên hệ [email protected] Dưới tác dụng của xúc tác axít, quá trình đồng phân hóa tiếp tục tạo thành dẫn xuất dien liên hợp (24). Hợp chất (24) được hidro hóa thành monoen (25) và được chuyển hóa tiếp thành oxiran (26) bằng tác dụng của peroxy axít. Phân hủy vòng oxiran dưới tác dụng của axít sẽ tạo thành (27), khử hợp chất này chúng ta có mentol (14). Dễ dàng tách hỗn hợp raxemat mentol dưới dạng (±) mentylbenzoat, khi sử dụng (+)- hay (–)- metylbenzoat. Vào đầu những năm 1990, trong công nghiệp đã sử dụng phương pháp tổng hợp bất đối xứng (sử dụng xúc tác) đã điều chế thành công (–)-mentol (14) trên cơ sở chuyển hóa mircena (11) dưới tác dụng của dietylamin (28) thành geranylamin (29), tiếp đó xảy ra quá trình đồng phân hóa bất đối xứng thành đồng phân (R) (32). Quá trình đồng phân hóa – chuyển vị 1,3-prototrop được kiểm soát bới chất xúc tác (S)-BINAP – phức chất của rhodi (30). [2.2’-Bis(diphenylphotphino)-1,1’-binaphthyl]bis-(hidrofuran)rhodi (30) chuyển tính chất chiral (bất đối xứng) của nó cho nguyên tử nitơ thông qua kim loại chuyển tiếp trong phức chất trung gian (31). Đã chứng minh rằng, 4 gốc phenyl thúc đẩy tính bất đối của trung tâm phối trí. Enamin bất đối (32) được tổng hợp dưới dạng đồng phân quang học có độ tinh khiết cao. Khi thủy phân, nó chuyển thành R-citronellal (18) tinh khiết. Hợp chất (18) lại bị đóng vòng và, dưới xúc tác axít Lewis chuyển hóa thành sản phẩm (33), dẫn xuất vừa tạo thành bị hidro hóa trên xúc tác niken và cho sản phẩm (-) - mentol (14). Tổng sản lượng (-)- mentol của toàn thế giới vào khoảng hơn 6 nghìn tấn một năm. 112

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cần biết rằng, quá trình hợp nước với (R)-citronellal (18) cho phép nhận được số lượng đáng kể 7-hidroxycitronellal (34), có mùi thơm của hoa linh lan và được ứng dụng rộng rãi làm hương liệu (xem phần 2.3.2). Đồng phân mentol (14) và các dẫn xuất axetat (15) có trong tinh dầu bạc hà với hàm lượng lên đến 76% (ứng với tỷ lệ 2,5 : 1). Những thành phần quan trọng khác trong tinh dầu này là mentol (27) và cineol (35): 113

Sách không bán – liên hệ [email protected] Tinh dầu bạc hà được sản xuất trên thế giới với khối lượng gần 10 nghìn tấn 1 năm. Trong số đó, ngoài tinh dầu bạc hà thông thường (Mentha piperita L.), còn sử dụng tinh dầu từ cây bạc hà lục (Mentha spicata), cây bạc hà Nhật Bản (Mentha arvensis) và bạc hà hăng (Mentha pulegium). Tinh dầu bạc hà Nhật Bản về thành phần định tính ít khác biệt so với tinh dầu bạc hà Mentha piperita L. Nồng độ của mentol trong đó đạt 83% và nó có mùi bạc hà mạnh hơn (khó chịu hơn) so với hương bạc hà tinh khiết từ cây Mentha piperita L. Trong khi đó tinh dầu bạc hà lục có dạng chemotype khác - trong đó các thành phần cơ bản là (-)- carvon (36) - đến 60% và limonen (37) – đến 15%, còn riêng đối với mentol và menton chỉ là 5 – 10%. Tinh dầu này có mùi hương hồi-bạc hà. Trong tinh dầu của bạc hà hăng (Mentha pulegium) có đến 80% khối lượng là pulegon (38), đến 30% - là menton (27) và chỉ có 9% là chính mentol. Nó có mùi thơm của cỏ-bạc hà. Tinh dầu bạc hà được sử dụng như chất tạo mùi thơm cho thực phẩm (ví dụ trong đồ uống, bánh kẹo, kẹo cao su), chất tạo hương thơm trong kem đánh răng và các sản phẩm gia dụng khác. Tác dụng chữa trị của bạc hà đã được biết đến từ 3 nghìn năm trước ở Ai Cập cổ đại. Trong hương trị liệu, tinh dầu bạc hà (Mentha piperita L.) đã được dùng để điều trị các bệnh cảm lạnh, viêm đường hô hấp trên, cúm, mệt mỏi, đau đầu một cách hiệu quả. Tinh dầu bạc hà lục được khuyên dùng khi bị viêm đường hô hấp, viêm niêm mạc và khi bị các cơn đau khớp. Tinh dầu của bạc hà hăng Mentha pulegium có tác dụng chống cảm lạnh, 114

Sách không bán – liên hệ [email protected] chống viêm và giảm đau. Tất cả các tinh dầu bạc hà đều cho thấy tác dụng khi có vấn đề với dạ dày và tá tràng (khi bị co thắt, viêm ruột kết, táo bón, buồn nôn và vv…). Các hợp chất này có tác dụng giãn động mạch vành tim, các mạch máu não và rất hữu ích khi bị tăng nhịp tim, đau thắt ngực và co thắt mạch máu não. Tinh dầu bạc hà nâng cao khả năng miễn dịch, giúp điều trị bệnh mất ngủ và tính nhậy cảm cao với thời tiết. Trong xà phòng, các chất tẩy rửa và các sản phẩm hóa học gia dụng khác thường có thêm 2-tret- và 4-tret-butylxiclohexylaxetat (39, 40). Hợp chất (39) có mùi phức tạp bao gồm cả mùi gỗ, mùi quả với chút cam quýt. Chất (40) có mùi thơm của hoa. Tổng hợp xicloaxetat (40) thơm bằng phương pháp hidro hóa phenol (41) trên chất xúc tác niken hay rhodi, chúng đảm bảo việc làm giàu hỗn hợp đồng phân hình học, tương ứng với đồng phân dạng trans- hay cis-. Đồng phân dạng cis- có mùi thơm dễ cảm nhận và nhẹ nhàng hơn, hàm lượng của nó trong hỗn hợp có thể tăng lên nếu đun nóng với sự có mặt của chất kiềm. Vẫn còn hai este (45, 46) của dãy xiclohexanol được sử dụng trong sản xuất hương liệu nhờ mùi hương gỗ đặc trưng với các tông mùi dễ chịu khác nhau. Các ankanoat (45, 46) được điều chế bằng phương pháp O-axyl hóa xiclohexanol (44) bởi anhiđrit. Tổng hợp rượu (44) nhờ phản ứng ankyl hóa para-metylphenol bởi rượu pinacolol (42) hay symm- tetrametyletilen với sự có mặt của axít Lewis (trong trường hợp rượu xảy ra sự dịch chuyển một nhóm metyl). Ankylat (43) sau đó bị hidro hóa trên xúc tác niken: 115

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.2.2. Xiclohexanon. Menton Trong số các dẫn xuất của xiclohexanon thì được biết đến nhiều nhất là chất tạo mùi thơm - menton (đồng phân trans, 1), có trong cây bạc hà Mentha piperita (trong tinh dầu có đến 30% (-)-đồng phân đối quang, xem phần 3.2.1). Hợp chất này được sử dụng rộng rãi trong kem đánh răng và các loại dầu bôi. Menton được tổng hợp nhờ quá trình oxy hóa khử mentol (2) bằng diôxít mangan hay đun nóng trên xúc tác đồng ở nhiệt độ 150 – 2000C (ở nhiệt độ 3000C nó chuyển hóa thành thimol): Phương pháp cơ bản để tổng hợp menton từ 3-caren đã được đề cập ở phần trước (xem phần 3.2.1, sơ đồ tổng hợp mentol). Hợp chất này cũng được tổng hợp bằng phương pháp hidro hóa chọn lọc pulegon (3) hay piperiton (4). Bản thân các hợp chất (3, 4) cũng có mùi thơm long não và bạc hà. Chúng được tách ra từ các loại tinh dầu (bạc hà Mentha piperita, khuynh diệp …) và được sử dụng chủ yếu làm thành phần hương liệu của các loại mỹ phẩm. 116

Sách không bán – liên hệ [email protected] Nên nhớ rằng, oxim của isomenton (5) được sử dụng với vai trò là chất tạo mùi thơm cho xà phòng, trong phân tử (5) nhóm metyl nằm ở vị trí axial (đồng phân cis-) Khi tổng hợp một loạt các tinh dầu nhân tạo và các chất thơm thành phần khác có sử dụng 2 đồng phân theo nhóm thế ankyl - dẫn xuất xiclohexanon – irilon (8) và vetinon (9). Sự thay đổi vị trí tương đối của các nhóm ankyl so với nhóm oxo sẽ ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính của hương thơm. Cụ thể, irilon (8) sẽ có mùi thơm xạ hương - rẻ quạt, còn vetinon (9) có mùi thơm của gỗ. Cả hai chất thơm (8, 9) được tổng hợp theo cùng một sơ đồ giống nhau. Đầu tiên, cresol tương ứng được ankyl hóa bằng 3,3-dimetylbutanol-2 (rượu pinacolol, 6). Sau khi tách từ ankylat sản phẩm đồng phân cần thiết (đối với tổng hợp irilon - đó là phenol, 7), nó bị hidro hóa có xúc tác thành dẫn xuất xiclohexanol, rồi sau đó bị dehidro hóa khi đun nóng với sự có mặt của đồng thành sản phẩm cần thiết (tổng hợp xiclohexanol trung gian - vetinol đã được mô tả ở phần 3.2.1): 117

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.2.3. Xiclohexen 3.2.3.1. Dẫn xuất ankenyl của xiclohexen. Limonen. Tinh dầu limonen chemotype Nổi tiếng nhất trong nhóm này của các hidrocacbon thuộc về đồng đẳng limonen (1), có hương chanh dễ chịu và tìm được ứng dụng với vai trò là chất thành phần trong nhiều sản phẩm hương liệu và hàng hóa thực phẩm, xà phòng ... Trong tinh dầu tự nhiên có tồn tại cả (-)-enathiomer (trong các loại cây lá kim), cũng như (+)-limonen (trong chanh, cam và cây hồi hương). Hỗn hợp raxemat của limonen đôi khi được gọi là dipenten cũng được gặp trong các tinh dầu tự nhiên. Nguồn nguyên liệu cơ bản để sản xuất limonen là tinh dầu thực vật. Dipenten được tổng hợp từ α-pinen (2), nếu đồng phân hóa sẽ cho dipenten khi nung nóng đến nhiệt độ không quá 3000C. Pinen (2) được tổng hợp với số lượng lớn trong công nghiệp từ tinh dầu và nhựa thông: Hàm lượng (+)-limonen (1) trong tinh dầu chanh (từ vỏ quả của cây chanh Citrus limon B.) đạt đến 90%. Loại tinh dầu này có thể thu được bằng phương pháp chưng cất với hơi nước từ đầu từ thế kỷ XVI. Tuy nhiên, những tinh dầu có chất lượng tốt nhất lại được sản xuất bằng phương pháp nén ép tại nhiệt độ thấp. Quy mô công nghiệp của quá trình sản xuất tinh dầu chanh vượt 2,5 nghìn tấn một năm. Ngoài limonen, trong thành phần tinh dầu chanh còn có β-pinen (3, tới 14%), γ-tecpinen (4, tới 10%) và citral (5, đến 5%): Tinh dầu chanh được bổ sung vào nước hoa, lotion, eau de cologne, cream mỹ phẩm (không quá 10%, bởi vì nó có thể gây ra tác dụng phụ lên da: phototoxic). Lượng chủ yếu 118

Sách không bán – liên hệ [email protected] của hợp chất này được tiêu dùng (theo trị giá khoảng 20.000 đôla/tấn) cho công nghiệp thực phẩm. Tinh dầu chanh được ứng dụng trong hương trị liệu nhằm nâng cao tính miễn dịch, giảm huyết áp, bình thường hóa hoạt động của tim và của trao đổi chất. Hoạt tích chống nhiễm khuẩn của nó cũng được sử dụng khi bị cảm lạnh, cúm, sổ mũi và viêm phổi. Tinh dầu chanh có tác dụng chống co cứng trên các mạch máu não. Tinh dầu này còn sử dụng khi bị rối loạn tiêu hóa. Nó rất có lợi cho phòng ngừa và chữa trị vi rút viêm gan B,sởi , quai bị. Tinh dầu chanh cũng nâng cao khả năng làm việc và sức chịu đựng mệt mỏi. (+)-Limonen có (đến 64%) trong thành phần của tinh dầu chanh xanh (lime), thu được từ trái cây họ Citrus aurantifolia bằng cách ép tạo nước quả (nước quả chanh xanh được sử dụng trong các đồ uống không có cồn nhãn hiệu Schweppes). Tinh dầu này được sản xuất như một sản phẩm phụ của quá trình với số lượng hơn 1 nghìn tấn/1 năm. Vị trí thứ hai về hàm lượng (đến 9%) trong số các thành phần của tinh dầu là α-tecpineol (6): Tinh dầu chanh xanh (lime) được sử dụng làm thành phần của nước hoa, lotion, eau de cologne, crem, nhưng không quá 3,5% cũng bởi vì tác dụng phototoxic lên da khi bị ánh nắng mặt trời chiếu vào. Tinh dầu chanh xanh được chỉ định trong hương trị liệu giúp giảm tình trạng căng thẳng, khi say rượu và các chứng bệnh đau đầu. Tinh dầu quýt (từ vỏ trái cây Citrus reticulata B) có đặc điểm định tính về thành phần hóa học (chemotype) tương tự như tinh dầu chanh. Nhưng trong loại tinh dầu này, cũng như trong tinh dầu cam, cần ghi nhận sự tồn tại của cinencal (7) mặc dù hàm lượng của nó thấp hơn 1%. Tuy nhiên, khứu giác có một ngưỡng cảm nhận cinencal rất nhỏ, nên nó thực sự ảnh hưởng đến việc hình thành mùi thơm (phương pháp tổng hợp xem 2.3.3). Tinh dầu quýt được khuyên dùng trong hương trị liệu để điều trị bệnh mất ngủ, cao huyết áp và căng thẳng thần kinh. Đến 97% (+)-limonen chứa trong tinh dầu cam ngọt (từ cây Citrus aurantium L. dulce) được ép từ vỏ của các quả cam ngọt. Tinh dầu này được sản xuất ở quy mô rất lớn 119

Sách không bán – liên hệ [email protected] hơn 15 nghìn tấn một năm, được tiêu thụ chủ yếu để làm thơm đồ uống, bánh kẹo và cũng với vai trò là chất tạo mùi thơm cho các sản phẩm hóa học gia dụng khác. Trong hương trị liệu, tinh dầu cam tỏ ra có những tác dụng tích cực trong việc giảm và triệt tiêu các chứng kinh giật, co thắt, mất ngủ và tình trạng trầm uất. Nó làm bình thường hóa hoạt động của ruột tràng và chữa táo bón. Việc xông hơi bằng tinh dầu cam cũng kích thích hệ miễn dịch và làm sáng mắt. (+)-Limonen cũng là thành phần chủ yếu của tinh dầu bưởi (đến 95%). Tinh dầu được ép từ vỏ của trái cây Citrus paradisi M. Quá trình sản xuất công nghiệp bắt đầu từ 70 năm trước với mục đích sử dụng loại tinh dầu, có hương thơm của cam với các tông mùi cỏ tươi, để sản xuất đồ uống, bánh kẹo, nước hoa, lotion, eau de cologne và crem. Với hương trị liệu, nó được cho là chất chống trầm cảm và tăng trương lực, có ích cho quá trình cai nghiện ma túy. Trong tinh dầu elemi có chứa đến 72% limonen và tới 30% hỗn hợp fellandren (8, 9), đồng phân của limonen: Loại tinh dầu này được sản xuất từ nhựa elemi bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước, còn bản thân nhựa được lấy từ cây Canarium Luzonicum. Nhựa cây từ thời cổ đại được làm thảo dược và nguyên liệu xông hương trong các nghi lễ tôn giáo ở Trung Quốc, Việt Nam, các nước Đông Nam Á khác. Tinh dầu elemi có mùi thơm tươi mát dễ chịu với các tông mùi chanh, mùi hạt tiêu và mùi gỗ - dầu thơm (balsam) và có ý nghĩa trong sản xuất hương liệu - mỹ phẩm. Với hương trị liệu tinh dầu elemi giúp điều trị khi bị viêm phế quản, viêm da và điều trị vết thương. Trong tinh dầu khuynh diệp, trong nhựa thông (tùng …) và trong tinh dầu trái cây của một số cây dây leo nhiệt đới có chứa α- và β-fellandren (8, 9), có mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, được dùng làm thành phần hương liệu của mỹ phẩm. 120

Sách không bán – liên hệ [email protected] Để kết luận, có thể nhắc đến 3 chất thơm là dẫn xuất ankenyl của xiclohexen, thuộc sesquitecpen. Đó là zingiberen (10), cùng với một lượng nhỏ hai sesquitecpen khác (11, 12), tạo ra mùi hương gia vị của nghệ (Curcuma P.) và gừng (Zingiber officinale). Trong tinh dầu gừng có hương thơm vị cay với tông mùi hương chanh, nồng độ toàn bộ sesquitecpen (10, 12) đạt tới 50 – 70% (trong tinh dầu này có tổng số hơn 150 chất thành phần). Trong liệu pháp hương trị liệu, tinh dầu gừng được chỉ định để điều trị chứng đau, viêm họng, viêm khớp và các chứng đau đầu. Nó cũng là một chất diệt khuẩn hữu hiệu. Thân và rễ của gừng (miếng nhỏ hay tán bột) được sử dụng làm gia vị khi chế biến các món ăn (ướp thịt, …), nước chấm, trong bánh mứt kẹo, bánh pútđinh và đồ uống (từ nước hoa quả đến các đồ uống có cồn). 3.2.3.2. Hidroxyankylxiclohexen. α-Tecpineol với mùi hương tử đinh hương α-Tecpineol, (1-metyl-4-(2-hidroxypropyl-2)xiclohexen-1) là một trong những hợp chất cơ bản, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhiều loại mỹ phẩm, chất tẩy rửa và làm hương liệu với mùi hương tử đinh hương. Đặc biệt dẫn xuất axetat (14) có được ứng dụng rộng rãi làm thành phần hương liệu của mỹ phẩm và chất tạo hương thơm cho xà phòng. α-Tecpineol (6) có chứa trong dầu thông và các tinh dầu (cam, long não, …). Nó có cả các hoạt tính kháng khuẩn và là một chất có tác dụng cay nồng của quả bạch đầu khấu (quả của loại thảo mộc Elettaria cardamomum). Trong công nghiệp nó được tổng hợp bằng phương pháp đồng phân hóa và hợp nước α-pinen (2) hay loại phân tử nước tư tecpinhidrat (13) khi sử dụng cationite: 121

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong một phương pháp khác, α-tecpineol được tổng hợp theo cơ chế phản ứng Diels-Alder giữa isopren với metylpropenoat cùng với việc chuyển hóa tiếp nhóm metoxycacbonyl trong sản phẩm trung gian dưới tác dụng của MeMgI: Từ những dẫn xuất hidroxyankyl khác, với mùi hương có ứng dụng quan trọng trong thực tiễn, cần phải kể đến bergamilat (16). Nó được tổng hợp từ limonen (1). Khi tương tác raxemat của limonen (1) với fomandehit xảy ra quá trình hidroxymetyl hóa liên kết đôi C=C ngoài vòng: Nếu như phản ứng Princ này được tiến hành trong điều kiện axít axetic, rượu (15) vừa tạo ra sẽ bị axyl hóa và sản phẩm cuối cùng là este bergamilat (16), có đặc điểm là có mùi hương hoa dễ chịu và điều này cho phép sử dụng este (16) với vai trò là tạo mùi thơm cho xà phòng và hương liệu cho mỹ phẩm. 122

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hidroxyankylxiclohexen (17) là một thành phần quan trọng của tinh dầu hoa cúc, thuộc nhóm các tinh dầu có tác dụng trị liệu. Khác với các loại hoa cúc thông thường ở đồng cỏ hoặc loại cúc lớn trồng được trồng trong vườn Leucanthemum vulgare hoặc L. maxima), hoa cúc dược phẩm (hay thuốc) của loài Matricaria chamomilla có chứa trong giò hoa của mình một loại tinh dầu, đã được chiết tách để sử dụng vào mục đích chữa bệnh từ thế kỷ XV. Bản thân hoa cúc đã được sử dụng vào các mục đích y học từ thời cổ đại. Hiện nay tinh dầu hoa cúc được tách ra với hiệu suất đến 0,8% bằng phương pháp chưng cất với hơi nước (ở nhiệt độ 130-1500C trong vòng 10 tiếng). Tinh dầu có màu xanh da trời do sự có mặt của chamazulen (19) (tiếng Arập azule → xanh), được tổng hợp dưới tác dụng nhiệt bằng phản ứng loại nước và decacboxyl hóa những tiền chất bão hòa của nó trong quá trình chưng cất tinh dầu với hơi nước. Màu xanh của chamazulen là do 10 hệ liên hợp electron Π đem lại, tạo thành nhân bixiclo dạng pseudo-aromatic. Chamazulen (19) cùng với các bisabolol (17, 18) góp phần làm cho tinh dầu của hoa cúc Matricaria chamomilla có hiệu quả trị bệnh, được sử dụng trong hương trị liệu khi bị bỏng, bị eczêma, viêm da, và cả khi bị các chứng đau nửa đầu và mất ngủ. Trong tổ hợp với farnezen (20) sẽ tạo thành hỗn hợp với mùi hương mạnh mẽ của quả-thảo mộc, đôi khi còn có cả tông mùi 123

Sách không bán – liên hệ [email protected] thuốc lá; loại tinh dầu này đã được ứng dụng làm thành phần hương liệu và đặc biệt trong crem mỹ phẩm, crem chống nắng, chống bỏng do ánh nắng mặt trời và crem chống viêm da. Tinh dầu hoa cúc Matricaria chamomilla được ứng dụng để điều trị một loạt các bệnh và giúp bình thường hóa hệ miễn dịch. Nó rất có lợi khi điều trị các bệnh đường hô hấp và khi bị cảm cúm; được giới thiệu để điều trị rối loạn các hoạt động dạ dày và ruột. 3.2.3.3. Dẫn xuất oxoankenyl của xiclohexen. Ionon, metylionon và iron với mùi hương hoa tím (chi Viola), mâm xôi và rẻ quạt α-và β-Ionon (21 và 22) – 1-(1,1,3-trimetylxiclohex-3-en và 2-en-2-yl)but-1-en-3-on tương ứng, đã có những ứng dụng rộng rãi với vai trò là chất tạo mùi thơm cho xà phòng, mỹ phẩm và là hợp phần hương liệu với mục đích đem lại cho các sản phẩm này mùi hương hoa tím. Các dẫn xuất này được sử dụng để thay thế mùi hương loại quả mọng (berry) cũng như làm phụ gia (gia vị) trong công nghiệp thực phẩm. Hỗn hợp cô đặc của các hợp chất này có mùi thơm hoa tím (viola), nhưng khi bị pha loãng thì mùi hương viola nhẹ nhàng này chuyển thành mùi hương thơm quả mâm xôi; Phương pháp tổng hợp trong công nghiệp ionon (21, 22) dựa trên cơ sở quá trình biến đổi của citral (5) thành pseudo-ionon (23) bằng phản ứng trùng ngưng croton với axeton. Sau đó pseudo-ionon (23) bị đóng vòng thành ionon với sự có mặt của axít. Trong trường hợp sử dụng H2SO4 đậm đặc thì xảy ra không chỉ quá trình đóng vòng electrophine mà còn xảy ra chuyển dịch prototrop về phía tạo thành dẫn xuất β-ionon (22) với lợi thế là hệ dien liên hợp. Nếu sử dụng axít photphoric hay axít Lewis thì sản phẩm chủ yếu là α- ionon (21), khi được xử lý tiếp tục bằng axít mạnh có thể chuyển hóa thành đồng phân β- ionon (22). Như vậy, trong bất kỳ trường hợp nào, trước tiên cũng sẽ tạo ra α-isomer (21): 124

Sách không bán – liên hệ [email protected] Pseudo-ionon trung gian (23) được tổng hợp từ dehidrolinalool (24) và ketoeste (25) qua este (26), dẫn xuất khi nung nóng thì bị decacboxyl hóa. Phản ứng kèm theo quá trình chuyển vị và đồng phân hóa liên kết bội. Quá trình tổng hợp dehidrolinalool (24) xảy ra theo sơ đồ sau: 125

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong công nghiệp, dehidrolinalool (24) (có trong phân tử 10 nguyên tử cacbon), được tổng hợp bằng cách phát triển từ từ mạch cacbon, qua các giai đoạn khác nhau, với việc sử dụng những hợp chất đơn giản như: axetilen, axeton và diketen (29). Những phản ứng kết hợp cùng dạng nucleophil giữa axetilen với axeton (giai đoạn thứ nhất) và với dẫn xuất axyl (31) được sử dụng để tổng hợp dẫn xuất rượu bậc ba của axetilen (27 và 24). Liên kết axetilen trong rượu (27) được khử bằng hidro trên xúc tác Pd thành nhóm vinyl (28). Phản ứng axyl hóa rượu (28) thành este (30) được thực hiện với diketen (29). Tiếp theo, quá tình chuyển vị dưới tác dụng nhiệt tiếp nhóm axetonyl của este (30), kèm theo quá trình decacboxyl hóa xảy ra khi có xúc tác đồng. Quá trình này dẫn đến tạo thành xeton (31) – tiền chất trực tiếp của dehidrolinalool cần thiết (24). Dẫn xuất xiclohexen – đồng phân của ionon theo vị trí của các nhóm metyl trên vòng hexan (violon, 35) có mùi hương hoa tương tự mùi thơm của ionon. Vòng xiclohexen với nhóm thế được định hình bằng phản ứng kết hợp [1,4] giữa 2-metylpropenal (33) với 2,3- dimetyl-1,3-butadien (32). Nhóm thế butenyl được kết hợp bằng phản ứng trùng ngưng croton của nhóm chức andehit của hợp chất (34) với axeton: Một hiện tượng đáng chú ý là hai đồng phân của dãy xiclohexen, chỉ khác nhau bởi vị trí của nhóm xeton và liên kết olephin trong mạch nhánh (β-ionon, 22 và β-damascon, 36) lại có hương thơm rất khác biệt: 126

Sách không bán – liên hệ [email protected] α- và β-Damascon có trong dịch chiết của tinh dầu hoa hồng, thuốc lá và trà với số lượng không lớn. Chúng được tổng hợp theo các phương pháp tương tự như tổng hợp ionon và được sử dụng làm hợp phần hương liệu trong mỹ phẩm và với vai trò là những chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm. Đối với các ứng dụng thực tiễn tương tự ionon (21, 22) đã sử dụng những đồng đẳng metyl của chúng (39 - 42), các dẫn xuất này có thêm 1 nhóm metyl ở mạch nhánh. Chúng được gọi là metyl- và isometylionon, và cũng giống như ionon, chúng có mùi thơm của hoa tím (viola). Phương pháp chủ yếu sử dụng trong công nghiệp để tổng hợp metylionon (39 - 42) là phản ứng trùng ngưng citral (5) với metyletylxeton thành pseudoionon (37, 38) tiếp theo xảy ra quá trình đóng vòng với xúc tác bằng axít photphoric. α-Ionon (39, 40), sau đó, bị isomer hóa thành dạng β- (41, 42) dưới tác dụng của axít sulfuric: 127

Sách không bán – liên hệ [email protected] Một nhóm đồng đẳng metyl của ionon khác và rất quan trọng là iron (43 - 45), trong thành phần có thêm một nhóm thế metyl tại vòng sáu cạnh. Iron mùi hương hoa nhẹ nhàng với sự pha trộn các tông mùi hương của hoa tím (viola), rẻ quạt và là hợp phần hương liệu quan trọng trong mỹ phẩm. Chúng ta hãy xem sơ đồ tổng hợp iron (43 - 45), về nhiều mặt cũng tương tự như việc tổng hợp ionon (21, 22): 128

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cơ sở của sơ đồ này là dẫn xuất thế 5,6-dimetyl của 2-oxohepten-5 (49), có thể được tổng hợp từ phản ứng trùng ngưng aldol giữa axeton với propanal. Sau khi khử aldol (46) thành sản phẩm trung gian diol và tiến hành loại nước có chọn lọc và tiếp tục axyl hóa butenol (47) bởi diketen (29). Sau đó este (48) bị biến đổi nhiệt dưới xúc tác, tăng mạch cacbon chính thêm 3 nguyên tử. Thêm 2 nguyên tử cacbon được ghép thêm bởi phản ứng của xeton (49) với natriaxetilen, dẫn xuất 6-metyl (50) vừa tạo thành của dehidrolinalool 129

Sách không bán – liên hệ [email protected] (25) bị hidro hóa trên chất xúc tác Pd thành hỗn hợp của 6-metylgerraniol với 6 metylnerol (52). Các rượu này sau này bị dehidro hóa cho sản phẩm 6-metylcitral (53). Điều cần thiết tiếp theo là tăng thêm 3 nguyên tử cho mạch cacbon và được thực hiện bằng phản ứng trùng ngưng dẫn xuất metyl của citral với axeton. Giai đoạn kết thúc là quá trình đóng vòng sản phẩm pseudo-iron (54) vừa nhận được dưới tác dụng của axít photphoric và chúng ta có các iron (43 và 45) hoặc dưới tác dụng của axít sulfuric chúng ta có β-iron (44). Sự lựa chọn khác cho phương pháp sản xuất công nghiệp 6-metylcitral (53) là thủy phân kết hợp với dehidroclo hóa 6-metylgeranylclorua (57) với sự có mặt của urotropin (58) trong vai trò là chất nhận HCl: Geranylclorua (57) đến lượt mình lại được tổng hợp qua hai giai đoạn từ dẫn xuất 1,3-butadien. Trước tiên hidroclo hóa 2,3-dimetylbutadien (32) thu được clorua (55), sau đó cộng hợp với isopren (56) tại các vị trí C-4 và C-1 tương ứng. Các đồng phân tự nhiên của iron (chủ yếu là α-iron (43)) có trong thân, rễ củ của các loài hoa lâu năm dạng Iris Pallida L. (Tên gọi của loài cây này xuất phát từ tiếng Hy lạp “iris” – cầu vồng, bởi vì các bông hoa iris có màu sắc rực rỡ). Trước kia, phần rễ thơm của iris được dùng dưới dạng bột trộn vào phấn và nước hoa khô và từ các dung dịch rượu cô đặc chế biến nước hoa. Tinh dầu iris có mùi hương hoa tím (viola), được tách ra như sau: đầu tiên thu hoạch rễ cây iris được 3 năm tuổi, sau khi sấy khô thì bảo quản dưới dạng khô (lên men) trong 130

Sách không bán – liên hệ [email protected] vòng 3 năm. Sau đó rễ cây tán nhỏ và bằng phương pháp cất cuốn hơi nước, tách được tinh dầu cần thiết. Mặc dù nó không thu được bằng phương pháp chiết, nhưng vẫn được gọi concret. Từ loại tinh dầu này người ta làm ra loại absolute, khi tách axít myristic (59) bằng cách xử lý concret với rượu hay bằng Na2CO3. Thành phần chủ yếu (đến 85%) của tinh dầu loại concret của iris là axít myristic (59). Sau khi tách axít này, trong tinh dầu hoàn toàn còn lại chủ yếu là iron (dịch cất được làm giàu bằng α-iron (43)). Trong tinh dầu, cũng tìm thấy este metylic (60) của các axít béo với số cacbon lớn và chẵn (từ 14 đến 18), ankanal (61) 2E-, 6-Z-nonadienal (62), cũng cả axetophenon và furfurol. Tổng cộng trong tinh dầu rẻ quạt có hơn 130 hợp chất. Tinh dầu absolute chỉ được bổ sung vào những loại nước hoa đắt tiền có danh tiếng. Trong những mỹ phẩm thông thường và để sản xuất xà phòng tắm chỉ sử dụng tinh dầu concret, những chất thay thế tổng hợp hay tinh dầu từ rễ cây iris lên men chưa lâu. Trong các quá trình hương trị liệu, tinh dầu iris (tinh dầu rẻ quạt) chi thấy có tác dụng tốt trên da và rất có ích khi điều trị viêm phế quản và ho. Từ nhóm những dẫn xuất xiclohexadien có thể tách được β-damascenon (63), là thành tố tạo mùi thơm ngon của táo, lê, nho và rượu vang. Hợp chất này cũng cho mùi hương đặc biệt của loại hoa hồng được trồng ở Bungari (Rosa damascen), cũng như mùi thuốc lá. Nó cũng được sử dụng làm thành phần hương liệu cho mỹ phẩm và chất phụ gia tạo hương thơm cho thực phẩm. 131

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.2.3.4. Fomylxiclohexen. Mircenal với mùi thơm của hoa. Xiclohexenon với mùi hương thảo mộc hồi hoang Các dẫn xuất fomyl của xiclohexen cyclanal (67) và mircenal (68) có mùi thơm của hoa. Các andehit thơm này đã được dùng làm hương liệu và trong mỹ phẩm (ví dụ, như chất tạo mùi thơm cho xà phòng). Các hợp chất (67, 68) được tổng hợp bằng phản ứng Diels- Alder từ mircen (65) và acrolein (66). Hidrocacbon (65) được tổng hợp bằng phản ứng loại nước từ linalool (64) (xem mục 2.2.4.2). Đã biết rằng, bằng việc hidro hóa có chọn lọc liên kết C=C ngoài vòng của mircenal (68) sẽ tổng hợp được thêm một andehit nữa với mùi hương hoa - dihidromircenal (xem phần 3.2). Cần chú ý rằng trong thành phần sản phẩm thương mại cyclanal cũng có một hương liệu nữa – đồng phân theo vị trí của nhóm fomyl, được tạo thành khi cộng hợp đóng vòng theo cơ chế [1 + 4] acrolein với mircen (65): Bằng phản ứng tương tự giữa mircenol (69) với acrolein (66) cũng tổng hợp được hỗn hợp đồng phân 3- và 4-(4-hidroxy-4-metylpenthyl)xiclohex-3-en-1-carbandehit (70, 71), cũng là những thành phần tạo mùi thơm của xà phòng, hợp phần hương liệu mỹ phẩm với mùi thơm của hoa linh lan: 132

Sách không bán – liên hệ [email protected] Các thành phần có giá trị, mang mùi thơm của lá xanh và cỏ tươi (với các tông mùi của chanh và cam), đối với mỹ phẩm, hương liệu, và các chất tẩy rửa là các đồng phân hai nhóm thế xiclohexencarbandehit (73, 74)). Các hợp chất này được tổng hợp theo phương pháp Diels-Alder từ acrolein (66) và pentadien (72): Với mục đích thơm hóa các sản phẩm (như thuốc đánh răng), hay đối với rượu mùi, thực phẩm, kẹo cao su… đã sử dụng dẫn xuất của xiclohexenon – carvon (75). Hợp chất thiên nhiên này có tông mùi cơ bản của hương thơm thảo mộc hồi hoang (Carum Carvi L.). Dạng (-)-enanthiomer của nó có mùi bạc hà, còn (+)-antipode có mùi thảo mộc hồi hoang, điều này chỉ ra rằng, dường như thụ thể quan của nó có cấu trúc protein với trung tâm bất đối xứng, cho phép hệ khứu giác phân biệt được các enanthiomer. Carvon được tổng hợp với khối lượng 2-3 nghìn tấn một năm, chủ yếu từ nguyên liệu thực vật và bằng phương pháp ôxy hóa có chọn lọc nhóm CH2 của phần allyl của limonen (1) (kiểm soát bằng hiệu ứng không gian): 133

Sách không bán – liên hệ [email protected] Carvon có mặt trong các loại tinh dầu như tinh dầu hồi hoang (đến 80%), tinh dầu thì là (Annethum graveclens L.) và tinh dầu bạc hà (đến 70%), được tách ra từ bạc hà lục (Mentha spicata và các loại khác). Trong tinh dầu hồi hoang, thu được bằng phương pháp cất cuốn hơi nước từ hạt Carum carvi L., có chứa 50 hợp chất. Trong số đó, đến 80% là (+)- carvon (75) và đến 45% là (+)-limonen (1). Trong quá trình tạo ra một mùi thơm đặc trưng hồi hoang – bạc hà có sự tham gia của các dẫn xuất hidro (76, 77) của carvon (đến 2%). Tinh dầu hồi hoang được ứng dụng chủ yếu trong các sản phẩm phục vụ ăn uống như : kẹo cao su, các đồ uống có cồn… Nó cùng với bản thân carvon được bổ sung vào thuốc đánh răng với vai trò là chất tạo mùi thơm. Trong hương trị liệu, tinh dầu hồi hoang giúp giảm mệt mỏi, căng thẳng và hữu ích khi chống lại sự phá vỡ quá trình trao đổi chất. 3.3. Marcoxiclic C12-C17. Este với mùi thơm của gỗ - long diên hương (buazambren). Xeton muscon và civeton với mùi xạ hương. Các este và xeton vòng lớn tạo ra một nhóm hương liệu riêng với giá thành khá cao. Những đại diện chủ yếu của chúng là các vòng ankal với số nguyên tử cacbon từ 12 đến 17. Trong dãy các dẫn xuất rượu với phân tử có dạng mạch vòng lớn đã tìm thấy các hợp chất được tổng hợp trên cơ sở xiclododecanol (2), ví dụ, dẫn xuất focmalyl (5, 6). Để tổng hợp chúng đã sử dụng macroxeton (1), được khử bởi hydrua kim loại thành xiclododecanol (2). Rượu này sau đó tác dụng với clorometyl este (3) tạo thành buazambren (5). Khi este hóa 134

Sách không bán – liên hệ [email protected] macroalcahol (2) bằng dietylfocmalin (4) thu được đồng đẳng thơm (6). Cả hai macroête (5,6) đều có mùi hương gỗ với các tông mùi long diên hương và bá hương (tuyết tùng). Lĩnh vực ứng dụng thực tiễn của chúng là chất tạo mùi thơm cho mỹ phẩm hay hợp phần hương liệu. Còn một dẫn xuất nữa xiclododecanol (2) - 2-metoxyethoxyxiclododecan (ambrolignan, 11) có mùi thơm của gỗ - long diên hương. Ête đơn giản này được tổng hợp qua giai đoạn axetal hóa xeton (1) bằng ête (7) với xúc tác axít, và các giai đoạn enol hóa axetal (8) và este hóa lại mono-O-metyletilenglycol (9), tiếp theo hidro hóa ête dodecenol (10): Quá trình este hóa trực tiếp macroalcahol (2) bằng metoxyetanol (9) cho hiệu suất rất thấp. Este (12) của xiclododecanol (2) được dùng làm chất tạo mùi thơm cho nhiều sản phẩm khác nhau và là hợp phần hương liệu của các loại mỹ phẩm, do chúng có mùi thơm của quả-gỗ-xạ hương. Hợp chất này được tổng hợp bằng phương pháp este hóa rượu (2) bằng axít 2-metylpropanoic hay dẫn xuất chloranhiđrit của nó: 135

Sách không bán – liên hệ [email protected] Các xeton thuộc nhóm monoxicloaliphatic với số nguyên tử cacbon trong vòng lớn (trong eczalton (13) và muscon (14) – có 15 nguyên tử, trong dihidrociveton (15) và trong civeton chưa bão hòa (16) – có 17 nguyên tử) là các chất có giá trị cố định mùi thơm và chúng mang mùi hương xạ. Muscon (14) làm pheromone - là chất tạo sự thu hút giới tính đối với con cái của loại hươu xạ (chủng loại hươu Moschus moschiferus). Nó được tách ra với một lượng không lớn từ tuyến nội tiết của con đực. Hiện nay, loài động vật có móng guốc sống ở vùng núi tại Antai, Đông Xibêri và Mãn Châu, đã hầu như bị biến mất hoàn toàn, vì thế trong ngành hương liệu hiện đại đã sử dụng các chất xạ hương tổng hợp. Civeton (16) được khai thác với số lượng không lớn từ các tuyến nội tiết của gia đình họ mèo (Viveridae - mèo hoang Etiôpia giống viverra hay civet, có thể thấy cả ở Đông Nam Á- cầy hương). Civeton có trong các tuyến nội tiết với nồng độ đến 3,5% cùng với một số lượng nhỏ các xeton vòng lớn khác, cũng có cả indol và skatole, được sử dụng trong nước hoa, eau de cologne, crem, với vai trò là các chất tạo mùi thơm và cố định hương thơm. Phương pháp chung tổng hợp các macroxicloxeton (1, 13-16) hiện tại là quá trình đóng vòng axiloin hóa dieste của các axít α,ω-cacbonoic mạch thẳng (17) với số nguyên tử cacbon lớn. Quá trình đóng vòng này được thực hiện dưới tác dụng của natri trong xylen, xử lý tiếp natri endiolat (18) bằng trimetylclorosilan. Sau đó, dưới tác dụng của các rượu ROH (nguồn cung hidro) tách nhóm bảo vệ trimetylsilyl, dẫn tới bước xeton hóa dẫn xuất (19) và tạo thành axiloin (20). Axiloin (20) tiếp tục bị khử thành các xeton cần thiết (1, 13-15): 136

Sách không bán – liên hệ [email protected] Nhằm thực hiện thành công phản ứng trùng ngưng axiloin cần tránh không cho hệ phản ứng tiếp xúc với không khí. Việc sử dụng hợp kim của natri với kali cho phép hạ nhiệt độ của phản ứng xuống bằng nhiệt độ trong phòng. Việc đưa vào giai đoạn trimethlsilyl hóa đảm bảo quá trình tách dẫn xuất enol (19) được dễ dàng, và đảm bảo tính hiệu quả của giai đoạn cuối cùng - chuyển hóa nó thành axiloin dạng vòng (20). 3.4. Dẫn xuất octa- và decahidronaphtalin với hương thơm của hoa và mùi long diên hương. Long diên hương Một vài dẫn xuất hidro của naphtalin là hương liệu và chất định hương thơm quan trọng trong thực tiễn. Hỗn hợp chất thơm 6- và 7-axetyl-1,1-dimetyloctahidronaphtalin (4 và 5) được tổng hợp qua 2 giai đoạn. Đầu tiên, bằng quá trình cộng hợp đóng vòng theo cơ chế [1 + 4] metylvinylxeton (2) với mircen (1) thu được hỗn hợp sản phẩm (3). Sau đó là quá trình ankyl hóa đóng vòng nội phân tử có xúc tác axít. Cả hai dẫn xuất (4, 5) không cần phân lập được sử dụng để đem lại mùi hoa tím (viola) cho các hợp phần hương liệu của mỹ phẩm. Theo sơ đồ tương tự, tổng hợp đươc các chất thơm ambrolux (6), đó là hỗn hợp của các đồng phân theo vị trí liên kết kép. Chúng được sử dụng với vai trò là tạo mùi thơm cho xà phòng và các chất tẩy rửa. 137

Sách không bán – liên hệ [email protected] Vẫn còn một dẫn xuất thơm nữa của octahidronaphtalin - amviron (9) được điều chế bằng phương pháp ngưng tụ tetrametyldeca-4,8-dien-1-al (7) với axeton. Khi đóng vòng tridecatrien (8) ngoài sản phẩm octahidronaphtalin (9) còn tạo ra sản phẩm phụ 1-axetyl-2- isopropyliden-4,4,7a-trimetylindan: Dẫn xuất octahidronaphtalin (10) đã đem lại mùi hương gỗ cho tinh dầu cỏ hương bài (Chrysopogon zizanioides L.) cấu tạo từ hơn 150 hợp chất thành phần. Để sử dụng làm hợp phần hương liệu của mỹ phẩm, tinh dầu được axetyl hóa bằng anhiđrit axetic, điều này làm tăng mùi hương gỗ thông của sản phẩm, dẫn xuất này gọi là vetiverylaxetat. Nó là một chất định hương tuyệt vời và là chất tạo mùi thơm cho xà phòng, 138

Sách không bán – liên hệ [email protected] làm thành phần của nước hoa và eau de cologne. Trong hương trị liệu được dùng để xông hơi, mát xa và sauna – tinh dầu cỏ hương bài có tác dụng làm giảm triệu chứng mất ngủ, sự bực tức, làm tăng trương lực cơ thể. Nó có tác dụng diệt khuẩn. Từ xa xưa từ những rễ thảo mộc Vetiveria zizanoides dài, mỏng ở Ấn Độ và Xrilanca đã tạo ra thảm, quạt và những tấm bình phong để làm thơm không khí xung quanh. Đã hơn 150 năm, tinh dầu vertiver được điều chế bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước, là một chất phụ gia tất yếu, khó thay thế của các loại nước hoa có giá trị nhất trên thị trường. 5-(3-Hidroxy-3-metyl-1-en-5-yl)-6-hidroxy-1,1,4a,6-tetrametylperhidronaphtalin (sclareol, 11) đã được ứng dụng làm thơm hóa các sản phẩm thuốc lá (đặc biệt là thuốc lá, xì gà hảo hạng). Tông mùi long diên hương của khói thuốc là do việc chuyển hóa chất không mùi sclareol thành ambroxide, có mùi hương long diên hương (xem phần 5.1). Sclareol (11) có mặt trong tinh dầu chiết suất từ cây Salvia sclarea. Rượu ditecpenol này với số lượng đáng kể được sử dụng vào việc tổng hợp các dẫn xuất thiên nhiên – andehit (13, 14), mang mùi thơm long diên hương (chúng được sử dụng dưới dạng hỗn hợp với tên gọi là ambrial). Quá trình ôxy hóa sclareol (11) được thực hiện bằng hỗn hợp cromat tạo thành sản phẩm trung gian andehit (12), sau đó trong điều kiện phản ứng loại nước, chuyển hóa theo 2 hướng với việc tạo ra hỗn hợp hai đồng phân (13,14). Dẫn xuất thế octahidronaphtalin (13) là kết quả mong đợi của quá trình tách loại nước, còn dẫn xuất perhidrophenantren (14) xuất hiện khi đóng vòng nội phân tử với xúc tác axít chính andehit (13): 139

Sách không bán – liên hệ [email protected] Sclareol (11) được tách ra ở quy mô công nghiệp từ cây Salvia sclarea (cây đan sâm) (có trong các đài hoa Salvia Sclarea L. với hàm lượng đạt 3%). Quá trình chiết xuất được thực hiện bằng ête dầu hỏa. Dịch chiết được làm khô (concret có đến 50% là sclareol), sau khi loại bỏ các tạp chất sáp khác bằng phương pháp kết tinh từ rượu. Tinh chế tiếp bằng axeton chúng ta thu được sclareol thương phẩm. Trong long diên hương, ở thể rắn, giống sáp do cá nhà táng tiết ra (theo tiếng Bồ Đào Nha - cachalotte - cá đầu to) có chứa đến 40% chất không bay hơi (15) (có mùi hương long diên hương yếu). Nhưng nó lại có tính chất là định hương (định hình mùi hương thơm) của các chất dễ bay hơi, và vì thế long diên hương (cùng với các chất khác) được đánh giá cao như là một chất định hình mùi thơm cho hương liệu mỹ phẩm. Từ các dẫn xuất của perhidronaphtalin trong vai trò là một chất tạo hương thơm trong mỹ phẩm, hương liệu và trong công nghiệp sản xuất xà phòng, có sử dụng decalylaxetat (18). Hợp chất bixiclo[4.4.0]dodekan này được tổng hợp dưới dạng hỗn hợp của 4 đồng phân quang học qua hai giai đoạn. Đầu tiên bằng việc hidro hóa, 2-hidroxynaphatanin (16) khi nung nóng trên chất xúc tác Ni (hay là Pd) cho chúng ta hidroxydekalin (17), sau đó O- axetyl hóa bằng hỗn hợp AcOH/H2SO4: 3.5. Tổng hợp các dẫn xuất thơm của bixicloankan 3.5.1. Bixiclo[4.1.0]heptan. Tinh dầu đan sâm thuion chemotype. Chất tạo mùi thơm rất phổ biến cho xà phòng là axetat 4-hidroxymetyl-2-caren (2), được tạo thành nhờ quá trình một giai đoạn từ 3-caren (1) khi nó phản ứng với fomandehit trong môi trường axít axetic (trong điều kiện của phản ứng Princ): 140

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3-Caren được tách ra từ tinh dầu cây trắc bá diệp, trong đó hàm lượng của nó đạt tới 35% (xem phần 3.5.2). Các hợp chất vòng kép no (3-5) và dị vòng cineol (6) là cấu thành cơ bản chủ yếu của tinh dầu thuốc đan sâm vốn nổi tiếng từ xa xưa nhờ đặc tính trị bệnh. Loại thảo mộc này thuộc nhóm Salvia officinalis, khi đó được cho rằng linh thiêng (gốc Latinh Salvare – cứu vớt). Tinh dầu đan sâm được điều chế bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước với hiệu suất không hơn 2%. Nó được sử dụng vào việc làm tạo mùi thơm cho thực phẩm và các đồ uống có cồn, để sản xuất các hợp phần hương liệu của mỹ phẩm. Trong lĩnh vực hương trị liệu, nó được sử dụng để kháng khuẩn (khi bị cảm, viêm thanh quản, cúm, hen xuyễn, lao phổi) và là dược phẩm chống viêm nhiễm (khi bị đau răng, sưng nhiệt miệng, viêm vòm miệng, viêm thận, viêm túi mật, và đường tiết niệu). Tinh dầu cây đan sâm cũng hữu ích khi điều trị viêm dạ dày, loét dạ dày và ruột tràng. Khi bị các bệnh viêm da thì đó là một phương tiện làm lành chỗ viêm tốt. Nó cũng được chỉ định dùng trong các bệnh vô sinh và giảm nhẹ cơn đau chuyển dạ. Tinh dầu đan sâm cũng làm tăng trương lực, tăng các hoạt động của tim, an thần, giảm trạng thái trầm uất. 3.5.2. Bixiclo[3.1.1]hepten. Tinh dầu đào kim nương. Tinh dầu trắc bá diệp và galbanum dạng pinen chemotype. Trong dãy bixiclo[3.1.1]heptans có các pinen thiên nhiên (1 và 4) – là những hợp chất ban đầu quan trọng nhất để tổng hợp các chất thơm. Bằng việc kết hợp fomandehit với 141

Sách không bán – liên hệ [email protected] 8-pinen (1) trong điều kiện của phản ứng Princ sẽ tổng hợp được 2 (2-hidroxyetyl)-7,7- dimetylbixiclo[3.1.1]hepten-2 (nopol-2). Hợp chất này được sử dụng trong một số sản phẩm hương liệu nhờ có mùi hương gỗ dễ chịu. Axetyl hóa nopol (2) đem lại mùi hương gỗ cho este nopylaxetat (3), hương thơm với tông mùi hương hoa); Trong tinh dầu đào kim nương có chứa ba dẫn xuất chính bixiclo[3.1.1]hepten (4-6), chúng cùng với cineol (7) và nhóm nhỏ các chất (8-10), tạo mùi hương long não,vị cay và tác dụng trị liệu. Me OR Me Me Me Me Me Me O (5) R = H, myrtenol (7%); (4) pinen (6) R = Ac, myrtenylaxetat (tí i 30%) Me (tí i 20%) Me (7) 1,8-cineol Me (tí i 30%) Me Me O Me O (8) camphor (tí i 3%) Me CH2 Me CH2 (9) carvon (5%) (10) limonen (3%) Tinh dầu đào kim nương, trong hương trị liệu, được sử dụng như một phương tiện diệt khuẩn, kháng viêm và tác dụng mát xa. Ở Rôma cổ đại “… nơi mà sự xa hoa ngự trị trong các cánh khuôn viên và vườn hoa, nơi không gian tràn ngập hương đào kim nương …” (A. Puskin), những người chiến thắng trong các cuộc thi đấu thể thao, và trong các cuộc thi thơ ca được vinh dự đội lên đầu vòng hoa làm cành lá đào kim nương xanh tươi – loại 142

Sách không bán – liên hệ [email protected] cây bụi Myrtes communis L, từ loại thực vật này tinh dầu được tách ra bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước. Trong tinh dầu trắc bá diệp (Cupressus sempervirens) có chứa α-pinen (45%) và 3- caren (35%). Tinh dầu được tách bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước từ cánh và lá của cây “vĩnh cửu” này (nó sống lâu tới 2000 năm). Ở Ai Cập cổ, cành và quả của nó được sử dụng để xông hương trong các đền thờ tôn giáo, và người dân đã biết điều chế ra tinh dầu thơm từ những nguyên liệu thực vật này. Tinh dầu trắc bá diệp trong ngành hương trị liệu hiện đại được sử dụng để củng cố hệ miễn dịch, bình thường hóa việc trao đổi nước-chất béo (ví dụ, quá trình đổ mồ hôi) và hệ thống tuần hoàn, làm lành các vết thương. Nó có tác dụng gây ngủ. Tinh dầu phòng ngừa việc xuất hiện bệnh xơ vữa động mạch và chữa các bệnh viêm loét dạ dày, ruột và có tác dụng an thần, ổn định giấc ngủ. Trong y học dân tộc của nước Iran cổ đại và của các dân tộc phương Đông khác, có sử dụng nước ép của loài thực vật Ferula galbaniflua. Loại nước ép này đã được áp dụng vào công nghiệp mỹ phẩm trong thế kỷ XIX dưới dạng tinh dầu galbanum, còn cuối thế kỷ XX loại tinh dầu này đã được sử dụng trong hương trị liệu để điều trị các vết thương, mụn nhọt và các trạng thái loạn thần kinh chức năng. Mặc dù các thành phần chủ yếu của tinh dầu là pinen (1, 4) và caren (11) nhưng các hợp chất với lượng rất nhỏ (12-14) đã đem lại cho nó hương thơm quyến rũ của thảo mộc với tông mùi gỗ và dầu thơm balsam. 143

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.5.3. Bixiclo[2.2.1]hepten. β-Santalol. Santalidol và cedrol. Borneol với mùi hương của thực vật họ lá kim. Camphor. Fenchol. Trong nhóm bixiclo[2.2.1]hepten cũng có những hợp chất có nguồn thiên nhiên và tổng hợp được biết rất rõ như santalol, santalidol, cedrol, camphen, borneol, camphor và fenchol, chúng đã được ứng dụng vào trong tổng hợp hữu cơ tinh vi và trong công nghiệp hương liệu. Từ gỗ của cây đàn hương Santalum album bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước đã tách được tinh dầu với ¼ thành phần là từ (-)-β-cis-santalol (1), hợp chất đem lại cho tinh dầu mùi hương đàn hương đặc trưng mạnh. Trong cấu tạo hóa học của nó, có thể thấy phần gốc camphenyl (xem công thức 2) được gắn kết với nhóm 2-metylbuten-2-ol-1 tại nguyên tử cacbon cuối mạch vào vị trí của nhóm thế exo-metyl. Tinh dầu đàn hương là nguyên liệu có giá trị cho ngành công nghiệp hương liệu, mỹ phẩm. 144

Sách không bán – liên hệ [email protected] Các dẫn xuất tecpenyl của xiclohexanol (6-9) đã tìm được sự ứng dụng rộng rãi với vai trò là chất định hương, chất tạo mùi thơm cho xà phòng và cho mỹ phẩm. Hỗn hợp các chất (7) và (8) (đồng phân theo vị trí của các nhóm thế iso-camphyl và iso-bornyl trong vòng xiclohexanol) có mùi thơm đàn hương. Hỗn hợp này được gọi là cantalidol điều chế bằng phản ứng ankyl hóa có xúc tác giữa phenol (3, R-4) và camphen (2), tiếp theo hidro hóa nhân benzen thành xiclohexan khi có mặt xúc tác niken Rany. Trong trường hợp phenol đòi hỏi các điều kiên khắt khe hơn cho quá trình ankyl hóa (tới 1900C, Al2O3/SiO2/(PhO)3Al), hơn là khi ankyl hóa 2-metoxyphenol (guaiacol, 3, R = OMe) hay pyrocatechol (3, R=OH). Dưới đây là sơ đồ tổng hợp santalidol (7 + 8) bằng phương pháp ankyl hóa giữa phenol (3) và camphen (2): 145

Sách không bán – liên hệ [email protected] Me Me Me , x/t. Me H CH2 Me höí ng \"a\", (2) (4) +H+ höí ng \"b\", +H+ -H+ -H+ Me Me Me Me Me (5a) OH Me (5b) OH ++ (3), -H+ (3), -H+ Me OH Me Me Me Me (6a) Me (6b) OH H2/Ni H2/Ni OH Me Me Me OH Me Me Me ( ) hçn hî p 2-,3- vµ 4-( -isobornyl-2) ( ) hçn hî p 2-,3- vµ 4-( - xiclohexan-1-ol isocamphyl-5)xiclohexan-1-ol Trong điều kiện ankyl hóa camphen (2) xảy ra quá trình tautomer hóa thuận nghịch prototrop thành trixicloheptan (4). Vòng ba cạnh có sức căng lớn sẽ bị phá vỡ khi bị proton hóa theo hai hướng: tạo thành cation (5a), (hướng “a”) và cation (5b), (hướng “b”). Sau đó, 146

Sách không bán – liên hệ [email protected] xảy ra quá trình tấn công electrophile các cation này tại vị trí có mật độ điện tử cao tại nhân benzen của phenol (3). Ankylat vừa được tạo thành bao gồm hỗn hợp đồng phân thế aryl của monotecpen (6a, 6b). Chúng được tách ra dưới dạng hỗn hợp và khi bị hidro hóa sẽ cho hỗn hợp dẫn xuất thế tecpenyl của xiclohexanol thơm (7, 8). Trong trường hợp ankyl hóa camphen (2) với 2-metylphenol (cresol, 9) đòi hỏi những điều kiện nhẹ nhàng hơn. Sau khi hidro hóa ankylat thu được hỗn hợp đồng phân 4- và 6- tecpenylxiclohexanol (10 và 11) (trên sơ đồ chỉ ra chỉ các dẫn xuất với nhóm thế ở vị trí 6-): Khi tổng hợp các dẫn xuất tecpenyl của xiclohexanol cần lưu ý rằng những yếu tố sau. Thứ nhất, ở giai đoạn ankyl hóa phenol (3, 9) xảy ra quá trình thế tất cả các vị trí có dư thừa mật độ điện tử tại vòng aromatic. Thứ hai, nhờ quá trình hidro hóa trên xúc tác niken, nhóm metoxyl mảng guaiacol, cũng như một nhóm hidroxyl của nhóm thế pyrocatechol bị hidro hóa triệt để (tức là bị khử kèm theo tách loại). Thứ ba là, trong trường hợp của phenol không có nhóm thế (phản ứng ở nhiệt độ cao hơn) ngoài các hợp chất (7, 8) còn tạo ra dẫn xuất bền vững với nhiệt độ 3-trans-exo-(1,4,7-trimetylbixiclo[2.2.1]heptyl-2)xiclohexanol-1 (12), chính nó đem lại mùi đàn hương cho sản phẩm thương mại (santal-A). 147

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cuối cùng, điểm thứ tư, trong trường hợp sử dụng ortho-cresol (9), tức là khi đưa vào vòng xiclohexan tại sản phẩm cuối cùng, nhóm thế metyl ở vị trí ortho- so với nhóm hidroxyl, mùi thơm đàn hương (santalum) sẽ chuyển sang mùi hương tuyết tùng (cedrus). Hợp chất ban đầu cơ bản trong những quá trình tổng hợp đã trình bày ở trên – camphen hay 2,2-dimetyl-3-metylbixiclo[2.2.1]heptan (2), có mặt trong tinh dầu trắc bá diệp (cupressus), tinh dầu lavan (lavender), quả nhục đậu khấu (nutmeg), và trong một số loại tinh dầu khác. Nó được chiết từ nhựa của các cây lá kim (thông, tùng, bách...) và cũng được điều chế bằng phương pháp hóa học. Cụ thể, nó được tổng hợp bằng quá trình đồng phân hóa trong điều kiện xúc tác-nhiệt α- và β-pinen. Phản ứng diễn ra thông qua việc tạo thành gốc tự do (14, 15). Ngoài ra, nó được tạo thành khi dehidro hóa exoborneol (16) hay dehidroclo hóa dẫn xuất bornylclorua (17) và kèm theo các quá trình đồng phân hóa: Me CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 Me Me Me Me Me Me (13) pinen pinen Me Me (14) (15) CH2 Me Me Me Me R (16, 17) CH2 Me TiO2, 150oC Me -H2O (-HCl) Me CH2 (2) camphen (15) (16) R =OH, borneol; (17) R = Cl, bornylclorua Để thu được được α- và β-pinen, dầu nhựa thông được chưng cất đơn ở áp suất khí quyển và tách lấy phân đoạn pinen với hiệu xuất đến 80%. Hợp chất này sau đó được tinh cất phân đoạn dưới áp suất cực thấp (chân không) và tách lấy α-pinen (13). Hợp chất (13) cũng có thể được tách ra nhờ nitrosoclorua (19), khi tác dụng lên hỗn hợp của α- và β-pinen iso-amylnitride (18) trong hệ AcOH/HCl. Nitrosoclorua (19) dễ dàng phân hủy khi nung nóng với anilin kèm theo tách loại anion-clorua và cation-nitrosonium, với tác nhân nhận là alinin, chuyển hóa thành dẫn xuất hidroclorua của azobenzen: 148

Sách không bán – liên hệ [email protected] Dãy những dẫn xuất tự nhiên của bixiclo[2.2.1]heptan, như borneol (16), iso- borrneol (22) và este của chúng (23) được sử dụng với vai trò là các chất phụ gia tạo hương thơm trong thực phẩm, chất tạo mùi thơm cho xà phòng và các hợp phần thơm trong các loại hương liệu và mỹ phẩm. Borneol và 2-exo-bornylaxetat (23) có hương thơm của các cây họ lá kim (mùi thông), còn endo-bornylaxetat có mùi hương thơm long não–thông. Chúng có mặt trong nhiều loại tinh dầu thực vật, trong các loại thực vật làm gia vị như quả bạch đậu khấu và quả nhục đậu khấu. Borneol được gọi tên loài cây nguyệt quế sinh trưởng trên đảo Borneo, trong tinh dầu của loài cây này có chứa dạng đồng phân (+) -. Đó cũng là một trong thành phần có giá trị của Castoreum (hải ly hương) (chiết xuất từ lông hải ly) – là một chất định hương nổi tiếng. Trong công nghiệp, hợp chất (16, 22, và 23) trong dạng cấu hình endo- và exo- được tổng hợp từ pinen. Tại giai đoạn đầu tiên, như đã biết, thực hiện đồng phân hóa trong điều kiện xúc tác-nhiệt α-pinen (13) và thu được hỗn hợp raxemat (2) với hiệu suất đến 70%. Ở giai đoạn thứ hai, dưới tác dụng của axít, thực hiện chuyển vị nhóm camphen (chuyển mạch) – diễn ra thông qua các cacbocation (20) và (21) sẽ tạo thành borneol (16) và (22). Bornylaxetat (23) được tổng hợp bằng phương pháp axetyl hóa borneol (16 và 22): 149

Sách không bán – liên hệ [email protected] Quá trình ôxy hóa khử borneol cho chúng ta camphar (24). Borneol (16) được sản điều chế trực tiếp bằng phương pháp cộng hợp nước với pinen dưới tác dụng của H3BO3 khi có mặt của axít phtaleic. Các dẫn xuất rượu vừa hình thành được tách ra dưới dạng este borat (25): Tác dụng 1,2-dihidroxypropan (26) lên camphen (2) thu được hỗn hợp các ête isoborneol (27, 28 trong cấu hình exo-). Nhóm OH bậc nhất trong trường hợp này hoạt động tích cực gấp 3 lần nhóm bậc hai. Các hương liệu này là thành phần của nhiều loại tinh dầu nhân tạo. 150