Co so hoa hoc huu co huong lieu

Sách không bán – liên hệ [email protected] Dẫn xuất 1,7,7-trimetylbixiclo[2.2.1]hepton-2 (camphor, 24) có mùi thơm đặc trưng – mùi “camphor” và được sử dụng làm thành phần của một số mỹ phẩm. Nó được tách chiết từ cây long não Laurus Camphora L dưới dạng (+)-enanthiomer, từ tinh dầu các cây lá kim dưới dạng (-)-enanthiomer, và cũng từ ngải cứu và dầu nhựa của các loại cây họ lá kim. Trước kia, trước khi biết đến phương pháp tổng hợp nó, camphor đã được chiết tách với số lượng vài nghìn tấn một năm bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước từ thực vật và kết tinh lại từ dịch chiết đó. Ở Trung Quốc từ cổ đại đã sử dụng camphor vào các mục đích trị bệnh, còn ở Châu Âu, chỉ được sử dụng từ ở thế kỷ XI. Trong hương trị liệu hiện đại, tinh dầu long não (dung dịch camphor trong dầu khoáng chất) giúp điều trị khi bị viêm đường hô hấp, viêm da, khi bị viêm khớp và loại bỏ trầm uất. Trong nhóm các tinh dầu và dầu nhựa thông có một lượng không nhỏ 1,3,3- trimetylbixiclo[2.2.1]heptol-2 (fenchol, 29). Xeton có cầu trúc tương tự (fenchon, 30) được tìm thấy trong các tinh dầu các loại cây hồi, thì là (anthum graveolend), tiểu hồi hương (foeniculum). Cả hai hợp chất có mùi hương long não, có đặc tính diệt khuẩn và được ứng dụng trong công nghiệp hương liệu để sản xuất các loại tinh dầu nhân tạo. Rượu (29) được tách ra với quy mô công nghiệp bằng phương pháp tinh cất phân đoạn dầu nhựa thông, còn xeton (30) - từ tinh dầu. Phương pháp tổng hợp fenchol là đồng phân hóa pinen với xúc tác axít. Ôxy hóa fenchol (29) sẽ thu được một lượng xeton (30), và đến lượt nó, nếu vị khử (bằng natri trong rượu) có thể cho fenchol (29). 151

Sách không bán – liên hệ [email protected] 3.5.4. Bixiclo[3.3.1]nonenon với mùi thuốc lá. Dẫn xuất bixiclo[7.2.0]undecen caryophyllen với mùi hương gỗ. Tinh dầu ngọc lan tây (ylang-ylang) Bixiclo[3.3.1]nonenon (5,6) có mặt trong thuốc lá, đem đến hương vị đặc biệt cho thuốc lá. Nó được tách ra từ thuốc lá bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước, cũng như được tổng hợp từ β-damascenon (1), một trong những chất tạo mùi thơm của thuốc lá. Phản ứng đóng vòng nội phân tử hợp chất (1) xảy ra dưới tác dụng của xúc tác axít. Sau giai đoạn O-proton hóa (cation 2) và chuyển vị proton từ nhóm metilen vòng tại C-2 sang C-6 sẽ tạo thành cacbocation (3). Sau đó, do quá trình đóng vòng tại C-2 sẽ tạo thành bixiclocation (4), rồi chuyển vị thành các đồng phân (5, 6): Trong tinh dầu của các loại gia vị như hạt tiêu đen, hoa đinh hương (Caryophyllus aromaticus) có chứa một chất thơm là caryophyllen (7). Cấu trúc bixiclo của nó bao gồm hai vòng 4- và 9-cạnh. Caryophyllen được tách ra với số lượng không lớn từ dầu đinh hương. trans-Isomer (7) tinh khiết có mùi hương gỗ mạnh và được sự ứng dụng trong các sản phẩm hương liệu, mỹ phẩm và trong chất tạo mùi cho xà phòng. Caryophyllen có mặt trong tinh dầu ylang-ylang với hàm lượng lên đến 8%. Trong thành phần của loại tinh dầu này có chứa ngoài este của rượu benzoic (8-10) còn có các monotecpen (11-13) và sesquitecpen (14, 15) (với tổng hàm lượng của chúng lên đến 50%) tạo ra mùi hương hoa mạnh mẽ với tông mùi (sắc thái) hoa nhài và huệ (tuberose): 152

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong tinh dầu chất lượng thấp, hàm lượng caryophyllen (7) rất cao (76%) và chúng được sử dụng với vai trò là chất tạo mùi thơm thông thường. Trong hương trị liệu, tinh dầu ylang-ylang có khả năng bình thường hóa hoạt động của hệ thần kinh, giảm huyết áp, làm dừng quá trình rụng tóc. 3.6. Tri- và tetraxicloankan. Tinh dầu đàn hương và tinh dầu tuyết tùng. Balsam gurigumum Trong vai trò là hợp phần thơm của nhiều sản phẩm làm trong lành không khí, tạo mùi thơm cho xà phòng và nhiều sản phẩm tẩy rửa khác, đã sử dụng hỗn hợp dẫn xuất của 3- và 4-axetoxytrixiclo[41(2.5).3.0] decen-7 (3) có mùi thơm của gỗ và cỏ tươi. Các hợp chất (3) được điều chế từ xiclopentadien (1) bằng phương pháp dimer hóa kèm theo kết hợp axít axetic tại vị trí liên kết bội của vòng xiclohexen trong dimer (2): Trong tinh dầu đần hương có tồn tại một trong những sesquitecpen thơm có giá trị nhất với cấu trúc tricycle, bao gồm một nhân xiclopropan và hai nhân xiclopentan (4, 5). 153

Sách không bán – liên hệ [email protected] Tinh dầu đàn hương được điều chế từ rễ cây nghiền nhỏ và vỏ bào của loài cây Santalum album L. (sinh trưởng tại Ấn Độ) bằng quá trình chưng cất cuốn hơi nước. Quá trình này kéo dài 2-3 ngày đêm, cho phép nâng sản lượng tinh dầu lên 6%. Tinh dầu bao gồm α- santalol (4) (đến 55%) và các đồng phân β-santalol (đến 24%), trong đó, đóng góp lớn nhất vào việc tạo ra mùi thơm dễ chịu đặc trưng là (-)-enanthiomer exo-epimer β-santalol (5) với cấu hình cis- của nhóm thế tại mạch nhánh (xem phần 3.5.3). Trong lĩnh vực hương trị liệu, tinh dầu đàn hương được sử dụng để điều trị chứng mất ngủ, loại bỏ cảm giác sợ hãi, giảm bớt đi căng thẳng thần kinh. Trixiclosesquitecpen (6-8) là thành phần của balsam gurigumum, có mùi thơm của gỗ và được sử dụng vào chất tạo mùi cho xà phòng và trong hương liệu với mục đích làm giảm lượng tinh dầu có giá thành cao cần bổ sung. Hiện nay, trong hương trị liệu, nó được sử dụng để chữa trị các bệnh như êczêma, ung nhọt, áp xe, và các vết thương khó lành. Loại balsam này đã sản xuất tại Việt Nam, Myanma, và Ấn Độ từ lâu loại cây thuộc chi Dầu Dipterocarpus alatus R. và được sử dụng trong y học dân tộc để chữa các bệnh viêm da và bệnh phong. Tinh dầu thu được từ balsam bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước với hiệu suất đến 75%. 154

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cedrol (camphor-tuyết tùng hay camphor-trắc bá diệp, 9) có chứa trong tinh dầu tuyết tùng (đến 40%) và trắc bá diệp. Cedrol cùng với dẫn xuất metyl este (10) và axetat (11) có mùi hương tuyết tùng, được ứng dụng rộng rãi với vai trò là chất tạo mùi thơm cho xà phòng và là hợp phần hương liệu cho mỹ phẩm. Rượu (9) dưới dạng (+)- được tách ra từ tinh dầu tuyết tùng và trắc bá diệp rồi chuyển hóa thành cedramber (10) bằng phản ứng este hóa với metanol, còn axetat (11) - bằng tác dụng với anhydric axetic. Tinh dầu tuyết tùng được chỉ định dùng trong hương trị liệu để điều trị tình trạng trầm uất, căng thẳng và các bệnh viêm đường tiết niệu. Nó làm giảm cơn đau và các chứng đau do viêm khớp, thấp khớp. Tinh dầu tác dụng tốt khi điều trị bỏng, ung nhọt, áp xe và các vết thương. Được điều chế bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước từ gỗ, vỏ bào của cây tuyết tùng, cây đỗ tùng (juniper), cây bách thuja, cây trắc bá diệp, nhưng chủ yếu là từ đó tùng (Juniperus virginiana L.). Tinh dầu này với mùi thơm đặc trưng tuyết tùng- balsam được ứng dụng làm chất tạo mùi cho xà phòng, cho các sản phẩm hóa học gia dụng và cũng để điều chế cedrol (9), cũng như cedren (12, 13) và thujopcen (14). Các hợp chất trixiclo (9,12-14) được làm nguyên liệu đầu vào cho các quá trình tổng hợp các dẫn xuất thơm khác có giá trị cao hơn. 155

Sách không bán – liên hệ [email protected] Cần phải xác nhận thêm rằng, cây tuyết tùng thật sự chỉ là tuyết tùng có nguồn gốc từ Li Băng (Cedrus libani). Các loại tuyết tùng khác lại thuộc về họ nhà thông. Ở Ai Cập cổ, nhựa của chính tuyết tùng Li Băng đã được sử dụng để xông hương trong các đền thờ. Từ các dẫn xuất tetraxicloankan, cần lưu ý đến epycoprostanol (15). Chất này là cấu thành chủ yếu của long diên hương (đến 40%), đã được biết đến như là phần sáp do cá nhà tàng tiết ra (xem phần 3,4). Bản thân epycoprostanol không mùi, nhưng vì hợp chất này không bay hơi nên nó có tác dụng cố định (định hương) các chất thơm khác trong thành phần của long diên hương và nó được sử dụng cho mục đích này trong các hương liệu mỹ phẩm. Me Me Me (CH2)3 Me Me chÊt ®Þnh hö¬ng HO ( ) epycoprostanol 156

Sách không bán – liên hệ [email protected] Chương 4. Tổng hợp các dẫn xuất của dãy đồng đẳng aren Các dẫn xuất của benzen, indan và tetrahidronaphtalin mang các đặc tính thơm khác nhau, cho phép ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hương liệu và mỹ phẩm.Trong số những dẫn xuất đó, có những hợp chất rất có giá trị để sản xuất nước hoa, eau de cologne, sữa tắm… và rất hữu ích trong vai trò là các chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm, cũng như với vai trò là chất tạo mùi thơm tuyệt vời cho công nghiệp sản xuất xà phòng và sản phẩm hóa học gia dụng. 4.1. Dẫn xuất ankyl- và bromankenyl benzen. para-Xymen với hương thơm cam quýt. Từ các dẫn xuất của benzen, chỉ có mỗi 2-(4-metylphenyl)propan hay para-xymen là có ứng dụng trong thực tiễn với mùi thơm cam-quýt nhẹ nhàng. Nó là hợp phần của một số hương liệu mỹ phẩm và tinh dầu thực phẩm. Dẫn xuất tự nhiên này có mặt trong dầu nhựa thông và cả trong tinh dầu được chiết tách ra từ cây hồi hoang và rau mùi. Được sản xuất bằng phương pháp dehidro hóa và chuyển vị dưới tác dụng nhiệt α-pinn (1) hay pyrolysis các monotecpen C10H16. Phương pháp cơ bản trong công nghiệp là ankyl hóa theo cơ chế electrophile toluen (3) bằng propilen với sự có mặt của axít Lewis. Me Me Me 500oC, -H2 Me AlCl3 Me Me Me (3) (1) -pinen ( ) chÊt phô gia t¹ o mï i n-cymen Dẫn xuất brom của stiren (6) khi bị pha loãng sẽ có mùi hương phong tín tử (dạ hương lan, hyacinthus) mạnh. Hơn nữa, mùi hương này chỉ tồn tại ở đồng phân trans- và được sử dụng như chất tạo mùi thơm cho xà phòng. Hợp chất (6) được điều chế trong hai giai đoạn từ axít 3-phenylpropenoic (4). Axít này bị brom hóa trong môi trường không phân cực tại liên kết bội thành dibromoaxít (5). Sau đó axít (5) bị dehidrobrom hóa trong trong sự có mặt xô-đa, tác nhân nhận HBr và kèm theo đó quá trình decacboxyl hóa. Sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cho phép tách một cách hiệu quả đồng phân trans- (6) bằng phương pháp kết tinh hoặc chưng cất dưới áp suất thấp. 157

Sách không bán – liên hệ [email protected] 4.2. Các dẫn xuất arylankanol 4.2.1. Dẫn xuất aryl của metanol với mùi thơm xạ hương và hoa hồng Rượu benzylic (phenylmetanol) (1) – thành phần thơm của rất nhiều loại tinh dầu thực vật (tinh dầu hoa huệ, hoa ylang-ylang, hoa cẩm chướng). Nó được sử dụng với vai trò là một chất tạo mùi thơm và định hương trong các sản phẩm hương liệu và làm chất tạo mùi thơm cho xà phòng. Quá trình sản xuất rượu (1) dựa trên cơ sở oxy hóa (không có chất xúc tác) toluen (qua sản phẩm hidroperoxit benzen, 2) hoặc trên cơ sở thủy phân trong môi trường kiềm monoclorometylbenzen, được điều chế bằng phương pháp clo hóa toluen theo cơ chế gốc tự do dưới ánh sáng tử ngoại. Ngoài ra cũng tồn tại phương pháp điều chế rượu (1) bằng cách khử benzandehit trong môi trường kiềm bởi fomandehit: Tổng sản lượng rượu benzylic, các ête thơm của nó (xem phần 4.3) và các dẫn xuất khác vượt quá 10 nghìn tấn một năm. Khi đưa 3 nhóm isopropyl vào nhân thơm của rượu benzylic thu được các đồng phân (7 và 8), các dẫn xuất này có mùi xạ hương nhẹ. Chúng được sử dụng dưới dạng hỗn hợp để thơm hóa xà phòng và là thành phần hương liệu mỹ phẩm. Tổng hợp các chất thơm (7, 8) dựa trên phản ứng ankyl hóa liên tục, trước tiên ankyl hóa benzen bằng propylen, sau đó ankyl hóa sản phẩm trung gian - cumen (3) bằng 2-propanol thành triissopropylbenzen (để 158

Sách không bán – liên hệ [email protected] đơn giản hóa sơ đồ chúng ta chỉ đưa ra đồng phân (4)). Hợp chất (4) tiếp tục được clorometyl hóa bằng hỗn hợp fomandehit với HCl. Trong sản phẩm benzylclorua tạo thành (5) nguyên tử clo được thay thế bằng nhóm axetal. Bằng cách đó thu được benzylaxetat (6): Còn một dẫn xuất của rượu benzylic (2-phenyl-2-propanol, (11)) có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn bởi nó mang mùi hương hoa hồng (với tông mùi hương gỗ). Quá trình điều chế sản phẩm này đặt cơ sở trên quá trình ôxy hóa không hoàn toàn cumen (3) – tạo sản phẩm hidroperoxit isopropylbenzen (9), được sản xuất với quy mô lớn. Tiếp tục tác dụng với propylen (phản ứng Prilezhaeva) thu được sản phẩm cần thiết carbinol (11), còn sản phẩm phụ là 2-metyloxiran (10). Cần phải nhắc rằng, hiện nay, trong công nghiệp phương pháp chủ yếu tổng hợp phenol và axeton là xử lý hidroperoxit (9) với axít sulfuric. 159

Sách không bán – liên hệ [email protected] 4.2.2. 2-Phenyletanol với hương hoa hồng. Tinh dầu hoa hồng. Phenylpropenol và rượu xinamic với mùi hương phong tín tử 2-Phenyletanol (2) - một trong những chất thơm quan trọng nhất trong việc sản xuất hương liệu và mỹ phẩm. Nó có mùi hương hoa hồng và được sử dụng rộng rãi như là chất phụ gia tạo hương thơm cho thực phẩm, chất tạo mùi thơm ưu việt cho xà phòng và các thành phần mỹ phẩm khác, và cũng để sản xuất tinh dầu hoa hồng nhân tạo. Ngoài ra, từ dẫn xuất này, điều chế được một loạt những hợp chất thơm thú vị khác. Ví dụ, trong các thành phần hương liệu mỹ phẩm có sử dụng este của 2-phenyletanol với axít metanoic, thể hiện mạnh mùi hương thơm hỗn hợp thảo mộc và hoa hồng. Phenyletanol có trong nhiều loại tinh dầu khác nhau - tinh dầu hoa hồng (đến 65%), tinh dầu đinh hương, tinh dầu phong lữ. Tổng sản lượng phenyletanol của toàn thế giới vượt hơn 7 nghìn tấn một năm. Trong công nghiệp, rượu (2) được điều chế bằng phản ứng hidroxyetyl hóa benzen bởi oxiran (1) với sự có mặt của AlCl3. Trong quá trình này có tạo ra các sản phẩm phụ khác là 1,2- diphenyletan, 2-cloroetylbenzen, 2-phenyloxyetanol và 2-cloroetanol. Một phương pháp khác tổng hợp dẫn xuất này dựa trên cơ sở quá trình ankyl hóa benzen theo cơ chế electrophile bằng etilen. Sau quá trình dehidro hóa etylbenzen (3) với điều kiện nhiệt độ cao và có mặt xúc tác (cơ chế gốc tự do) thu được stiren (4), tiếp tục bị oxy hóa bằng H2O2 thành phenyloxiran (5), dẫn xuất sau đó bị khử hóa mở vòng trên xúc tác Ni với sự có mặt của kiềm: Oxiran (5) cũng được sản xuất bằng phương pháp đóng vòng dehidro hóa trong môi trường kiềm dẫn xuất 1-phenyl-2-cloroetanol, dẫn xuất được tổng hợp bằng phản ứng cộng hợp axít HClO với stiren (4). Một phương pháp tổng hợp hợp chất trung gian phenyloxiran là ôxy hóa trực tiếp stiren bằng ôxy không khí ở pha lỏng với nhiệt độ là 1200C. 160

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong lĩnh vực hương trị liệu, tinh dầu hoa hồng có một vị trí vững chắc. Nó có tác dụng giảm căng thẳng, trầm uất, mất ngủ tốt. Tinh dầu hoa hồng làm bình thường hóa hệ tuần hoàn máu, hoạt động của tim, hoạt động của hệ thống nội tiết, của dạ dày và ruột. Bằng tinh dầu hoa hồng chữa trị hiệu quả các bệnh hen suyễn, viêm họng, viêm phế quản và cúm. Bên cạnh đó, bằng tinh dầu hồng có thể điều trị bỏng da do ánh nắng và các bệnh truyền nhiễm ngoài da. Có nghiên cứu cho rằng nó cũng có tác dụng làm chậm quá trình lão hóa da. Thời xa xưa, ở Hy Lạp, các cánh hoa hồng được hãm (ngâm) trong tinh dầu ôliu và phần chiết cô đặc có hương thơm này được bôi lên cơ thể. Những phương pháp tách lấy tinh dầu hoa hồng tương tự như vậy, không chỉ vì mục đích tỏa ra mùi thơm, mà còn giúp cho các mục đích khác như điều trị giảm cơn đau đầu, giảm huyết áp, đem lại cho làn da cảm giác mềm mại, bảo vệ da khỏi các bệnh truyền nhiễm (tinh dầu hoa hồng – một chất kháng khuẩn tuyệt vời). Từ thế kỷ VIII từ Ba Tư đến các nước lân bang nước hóa hồng đã được để sử dụng với mục đích phòng bệnh và tạo thành cái hộp thơm – hay một môi trường khí hậu nhỏ riêng biệt xung quanh cơ thể. Nước hoa hồng Ba Tư này được điều chế bằng cách đun sôi các cánh hoa hồng trong nước. Có giả thiết cho rằng, tinh dầu hoa hồng tinh khiết được chiết tách lần đầu tiên vào thế kỷ X ở Ấn Độ, có lẽ chủ yếu là bằng cách ép lấy tinh dầu từ cánh hoa hồng. Ở Châu Âu (Bungari), tinh dầu hoa hồng bắt đầu được sản xuất vào thế kỷ XVII. Từ đó cho đến ngày nay, tại châu Âu, người ta cho rằng nếu hoa hồng là nữ hoàng của các loài hoa, thì tinh dầu hoa hồng là vua của các loại tinh dầu. Nhiều người đã đồng ý với quan điểm này, trong đó có chúng tôi - các tác giả của cuốn sách này. Tinh dầu hoa hồng Bungari được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước các cánh hoa và bông hoa hồng loại Rosa damascene Mill và Rosa alba (hoa hồng bạch) với hiệu suất thu được rất thấp – ít hơn 0,05% (một giọt tinh dầu thu được từ 200 gam cánh hoa). Hiện nay đó là loại tinh dầu đắt nhất (giá trị của 1 tấn là 2,5 triệu đô la) và có ý nghĩa nhất đối với các nhà hương liệu học là chất lượng của tinh dầu hoa hồng, bởi chúng được dùng để sản xuất các loại nước hoa tốt nhất và là chất tạo hương thơm cho các sản phẩm hóa mỹ phẩm cao cấp khác (extra-class). Từ nước gạn có thể sản xuất nước hoa, nước thơm và hương liệu mỹ phẩm khác, sau khi được làm giàu bằng rượu phenyletylic. Trong tinh dầu hoa hồng Bungari, thu được bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước, có hơn 200 chất thành phần, nhưng hợp phần chủ yếu, ngoài phenyletanol (2) đã được đề cập đến còn có các hợp chất (6-8) (tỷ lệ của chúng phụ thuộc vào độ chín của hoa, các 161

Sách không bán – liên hệ [email protected] điều kiện về khí hậu, phụ thuộc vào phương pháp tách tinh dầu - tinh dầu chiết xuất chứa nhiều phenyletanol nhất). Những thành phần với hàm lượng nhỏ (9-13) cũng góp phần quan trọng trong việc hình thành hương thơm hoa hồng. Hàm lượng của chúng dao động từ 0,1 đến 0,5%, nhưng chúng có ngưỡng cảm nhận thấp đối với khứu giác, và khi biến mất một lượng rất nhỏ, thì hương thơm của chúng cũng dễ dàng nhận ra bởi khứu giác của nhà hương liệu học. Bằng phương pháp chiết cánh hoa hồng bởi các ankan mạch ngắn chúng ta thu được concret (sau khi làm bay hơi dung môi). Chiết concret thu được bằng rượu (để loại bỏ các phần sáp không hòa tan trong rượu) sẽ thu được tinh dầu hoa hồng tuyệt đối (absolute) (hiệu suất 0,1% tính trên số lượng những bông hoa), từ đó sản xuất các thành phần hương liệu có giá trị. Concret (đến 60% là sáp, 25% là phenyletanol, 8% là citronellol và khoảng 2-3% là 162

Sách không bán – liên hệ [email protected] heraniol và nerol) được sử dụng để sản xuất các loại nước thơm đậm đặc và các chất tạo mùi thơm cho mỹ phẩm. Absolute có 65% là rượu arenic (2), 22% là citronellol, 8% là geraniol và 4% là nerol. Cần nói thêm rằng bằng phương pháp chưng cất với nước một loại hoa hồng khác – hoa hồng đỏ ở Crưm (Rosa gallica L) đã tạo ra được tinh dầu hoa hồng đỏ Crưm có hàm lượng phenyletanol đến 70%, citronellol đến 6% và tổng số 12% đối với geraniol và nerol. Một đồng đẳng của phenyletanol – dẫn xuất phenyl thơm của propanol (14,15) và rượu không no xinamic là những chất tạo mùi thơm cho xà phòng, cũng như chất hợp phần hương liệu mỹ phẩm: Chất đầu tiên trong số đó, (1-phenyl-2-metylpropan-2-ol, (14)) là dẫn xuất của 2- phenyletanol (2), tại vị trí số 1có hai nhóm thế metyl. Thay đổi nhỏ ở cấp độ phân tử này đã dẫn tới việc biến mất mùi hương hoa hồng và làm xuất hiện mùi hương của hoa-thảo mộc. Rượu (14) được tạo thành nhờ phản ứng Grignard từ axeton và phenylmagie clorua: Rượu khác có nguồn gốc tự nhiên 3-phenylpropanol (15) mặc dù chỉ là một đồng đẳng gần nhất của 2-phenyletanol (2) cũng không có hương thơm hoa hồng, nhưng dù vậy, sự biến đổi hóa học này đã dẫn tới mùi hương của phong tín tử. Rượu (15) gặp trong trong nhiều loại tinh dầu thực vật, trong quế và các loại quả. Quá trình tổng hợp gồm 2 giai đoạn. 163

Sách không bán – liên hệ [email protected] Đầu tiên, tương tác giữa vinylbenzen (4) với fomandehit trong điều kiện phản ứng Princ thu được dioxan (17). Sau đó nhân dioxan bị phá vỡ khi nung nóng trong môi trường axít và có mặt hidro: Ngoài ra, rượu bão hòa (15) được bằng phương pháp hidro hóa rượu xinamic (16). Rượu chưa bão hòa có nguồn gốc tự nhiên, trans-3-phenylpropan-2-en-1-ol, (rượu xinamic, (16)) có mùi hương phong tín tử, nhưng cũng mang tông mùi balsam, do có sự xuất hiện thêm liên kết đôi tại mạch aliphatic (khác với tiền chất (15) của nó). Ở dạng các ête, nó tồn tại trong tinh dầu phong tín tử và các loại tinh dầu khác. Rượu (16) được điều chế bằng phương pháp khử andehit (18) theo phương pháp Meerwein-Ponndorf-Verley. Vai trò chất cho hidro là 2-propanol với sự có mặt của nhôm alcoholat (isopropylat hay benzylat). Có thể sử dụng phương pháp hidro hóa trên hợp chất của Rh. Trong điều kiện này, chỉ hidro hóa duy nhất nhóm cacbonyl. Một phần rượu xinamic (16) cũng được tổng hợp bằng phương pháp thủy phân các este, có chứa trong nhựa an tức hương (cánh kiến trắng). 4.2.3. Este của rượu arylalyphatic với axít aliphatic với hương thơm hoa và trái cây Este của rượu với các axít hữu cơ tạo thành một nhóm rất lớn các hương liệu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Sự kiện này cho phép coi nhóm este là một trong những nhóm odorifore đáng tin cậy nhất. Phương pháp cơ bản để tổng hợp este là tương tác trực tiếp giữa rượu với axít và trong môi trường xúc tác axít. Khi este sẽ tách ra phân tử nước, được tạo thành từ nhóm hidroxyl của rượu và proton của axít hữu cơ, điều này được minh chứng bằng việc sử dụng rượu, có oxy đánh dấu O18. Ví dụ phản ứng tổng hợp benzylaxetat (1) theo sơ đồ sau: 164

Sách không bán – liên hệ [email protected] Ở giai đoạn đầu tiên, nhờ sự phân cực của mối liên kết H→O và của nhóm cacbonyl của axít đã xảy ra phản ứng O-proton hóa theo cơ chế electrophile (trong trường hợp này rượu đã tự xúc tác với vai trò như của axít). Cacbocation được tạo thành (A), mất nước (quá trình thuận nghịch) tạo thành axyl-cation (B), sau đó kết hợp với phần còn lại của rượu tạo thành este (1).Khi có mặt của axít mạnh (như chất xúc tác), quá trình proton hóa nhóm cacbonyl của axít (không phải nhóm rượu) sẽ xảy ra, tại giai đoạn cuối cùng cation (B) tấn công phân tử rượu theo cơ chế SN1. Trong vai trò là chất xúc tác để đẩy nhanh tốc độ tương tác giữa rượu và axít có sử dụng H2SO4 đậm đặc, NaHSO4, axít para-tolylsulfonic, axít 1- naphthalenosulfonic, axít cationid). Khi đó cố gắng tạo ra nồng độ H+ ít hoạt động nhất, để giảm khả năng xảy ra các phản ứng phụ. Phản ứng este hóa là quá trình thuận nghịch, nên nếu có thể thì thực hiện bước loại nước (được tạo thành trong quá trình phản ứng) dưới dạng hỗn hợp đẳng phí với rượu, benzen hay toluen. Để thúc đẩy nhanh phản ứng este hóa cần nâng cao nhiệt độ của phản ứng. Nhưng khi đó, tốc độ của phản ứng tạo ra các sản phẩm phụ cũng tăng lên - các ête, anken, ankenol. Với mục tiêu tinh chế các este tạo thành, tiến hành chưng cất ở áp suất khí quyển với sự có mặt của kiềm (để loại các axít chưa phản ứng) hay là xử lý bằng than hoạt tính để loại tạp chất tạo màu. Các phương pháp khác để tổng hợp este là chuyển hóa các anhiđrit và cloroanhiđrit của axít hữu cơ dưới tác dụng rượu, cũng như phản ứng giữa muối của axít hữu cơ với arylankylhalogenua, ví dụ: 165

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong các trường đặc biệt, este được tổng hợp bằng các quá trình este hóa lại với xúc tác là các axít vô cơ (HCl, BF3) hay kiềm và có thể tách các rượu hay axít dễ bay hơi bằng chưng cất. Trong bảng 4.1 đã đưa ra những este thơm quan trọng nhất có ứng dụng trong thực tế giữa rượu arylalyphatic với các axít alyphatic. Xem xét tính chất, mục đích sử dụng và các phương pháp sản xuất một số este. 166

Sách không bán – liên hệ [email protected] Bảng 4.1 Các chất thơm – este của rượu arylaliphatic và axít aliphatic No Công thức Tên gọi Mùi hương Este của rượu benzylic và các dẫn xuất 1 Benzylaxetat Trái cây (với tông mùi hoa nhài) 2 4-metoxyphenylmetyl- Hoa – quả (với tông axetat mùi balsam) Este 1-phenyletanol và các dẫn xuất 3 (1-phenyletyl)axetat Hoa dành dành hay thủy hoàng chi 4 (1-phenyl-2,2,2- Hoa hồng với tông tricloroetyl)axetat mùi balsam 5 Benzylpropionat Trái cây với tông mùi hoa nhài 6 Benzyllaurat Béo ngậy (benzyldodecanoat) Este 2-phenyletanol 7 Phenyletylfomiat Hoa cúc đại và hoa hồng 8 Phenyletylaxetat Trái cây với tông mùi lá xanh 9 Phenyletylpropionat Bergamot, mơ và mận 10 Phenyletylbutyrat Trái cây 11 Phenyletylisobutyrat Trái cây với tông mùi hoa hồng 12 Phenyletyletyloxalat Hoa – quả Este rượu xinamic (3-phenylpro-2-en-1-ol) 13 Cinnamylaxetat Hoa và quả 14 Cinnamylisobutyrat Hoa hồng 1* Chất phụ gia tạo mùi thực phẩm 2*Hương liệu mỹ phẩm trang điểm 3* Chất tạo mùi thơm cho xà phòng và các chất tẩy rửa 167

Sách không bán – liên hệ [email protected] Ête của rượu benzoic (phenylmetanol) với axít axetic (1) – hương liệu thiên nhiên có chứa trong các loại tinh dầu phong tín tử, tinh dầu nhài (đến 34%) và tinh dầu y-lang y-lang. Nó được sử dụng để đem lại cho thực phẩm và mỹ phẩm mùi hương thơm hoa quả. Sản lượng của loại este này vượt quá 6 nghìn tấn một năm. Benzylaxetat (1) được tổng hợp bằng các phương pháp đã đề cập đến ở trên, cũng như có thể từ toluen bằng phương pháp ôxy hóa trên xúc tác Pd với sự có mặt của tác nhân este hóa – là anhiđrit axetic: Các este của 1-phenyletanol (hợp chất 3 và 4 trong bảng 4.1) được tổng hợp bằng phản ứng axetyl hóa các rượu (15 và 16) bằng anhiđrit axetic). Dẫn xuất thế triclo của rượu (16) được sản xuất bằng cách trùng ngưng có xúc tác axít giữa cloral tricloroetanal với benzen. Theo một phương pháp đặc biệt khác, nó được tạo thành nhờ kết quả của việc kết hợp cloroform với nhodm fomyl trong benzandehit dưới tác động của kiềm: OH CH CCl3 AcO R OH CH CHMe O Ac2O Ac2O + Cl3C C H+ -AcOH H (16) (3,4) (15) OH (3) R = Me; CHO + CHCl3 (4) R = CCl3, rosaxetat (chÊt ®Þnh hö¬ng) Este (3) đồng nhất với một chất thành phần của tinh dầu được chiết tách từ hoa dành dành (hay còn gọi là thủy hoàng chi, chi tử - gardenia jasminoides). Este (4) nguồn gốc tổng hợp (4) được tách ra từ nhóm các este có tính định hương. Các este của phenyletanol (7-12) và của rượu xinamic (2-phenylpropenol (13, 14)) được sử dụng với vai trò là các chất tạo mùi thơm trong sản xuất thực phẩm, chất tạo mùi hương cho xà phòng, cũng như là hợp phần hương liệu mỹ phẩm. Khác với các este, các ête ít được sử dụng, và là các hương liệu không có vai trò quan trọng trong thực tiễn. Trong số chúng, chỉ có thể tìm thấy ête của 2-phenyletanol với 3-metylbuten-2-ol-1 (anter, 19) và các axetal (23, 24). Tất cả ba hợp chất này đều có mùi thơm của hương hoa hay hương thơm hoa-quả. Ête (19) được tổng hợp bằng phương pháp 168

Sách không bán – liên hệ [email protected] trùng ngưng rượu phenyletanol với các tác nhân ête hóa khác nhau (17, 20, 21). Axetal (23, 24) được tổng hợp bằng phản ứng kết hợp 2-phenyletanol với các vinylankyl ête (22): 4.3. Tổng hợp các arylaliphatic andehit 4.3.1. Arylankanal. Phenyletanal và các đồng đẳng với mùi hương hoa phong tín tử. Cyclamenandehit và các đồng đẳng Đối với phenyletanal (phenylaxetalandehit, 2) có mùi hương mạnh và đặc trưng của hoa phong tín tử, cho phép sử dụng hợp chất này để tạo tập hợp các hỗn hợp thơm khác nhau. Andehit này là thành phần của một loạt các tinh dầu thiên nhiên và cũng được phát hiện trong một số loại thực phẩm. Trong trái dừa có chứa dẫn xuất dimetylaxetal (4) của nó, với hương thơm hoa hồng và phong tín tử. Một axetal khác (5) cũng có mùi hương tương tự. Axetal (4, 5) được sử dụng với vai trò là chất tạo mùi thơm cho xà phòng và các sản phẩm mỹ phẩm khác. Các hợp chất (2) và (4) được điều chế bằng phương pháp dehidro hóa rượu phenyletanol (1) ở pha khí (dưới tác dụng nhiệt hay tác nhân oxy hóa). Nó cũng được tổng hợp bằng phản ứng đồng phân hóa phenyloxiran (3) với xúc tác Al2O3/SiO2 hay ôxít sắt Fe2O3. Phenyloxiran được tổng hợp từ stiren qua clorohydrin với quá trình đóng vòng oxiran dưới tác dụng của kiềm: 169

Sách không bán – liên hệ [email protected] Đồng đẳng phenylaxetandehit (2) – 2-phenylpropanal (6) và 3-phenylpropanal (9) có mùi hương phong tín tử (ở hợp chất (9) là mùi hương hoa lẫn với tông mùi phong tín tử nhẹ). Chúng được tìm thấy trong một số tinh dầu, nhựa cây, trái cây và cây quế (cinnamon). Các chất thơm (6, 9) được ứng dụng tạo mùi hương phong tín tử và hoa hồng cho các sản phẩm hương liệu và xà phòng tắm. Andehit (6) được tổng hợp bằng quá trình hidrocacbonyl hóa stiren với sự có mặt của cobancacbonylhidrua. Phương pháp khác dựa trên cơ sở phản ứng trùng ngưng axetophenon với etylmonocloroaxetat trong sự có mặt của tác nhân kiềm. Phản ứng Darzens dẫn đến việc tạo thành oxiran (7), sau đó được xà phòng hóa và decacboxyl hóa. Axetal (8) có hương thơm trái cây với các tông mùi hoa hồng, thảo mộc và gia vị. Axetal (4), (5) và (8) được tổng hợp trong công nghiệp bằng tương tác giữa các rượu tương ứng với sự có mặt của chất xúc tác (các axít vô cơ hay cationit): 170

Sách không bán – liên hệ [email protected] Bằng quá trình hidro hóa andehit xinamic cho sản phẩm là andehit (9). Sản phẩm (9) thơm này cũng có thể tổng hợp bằng phản ứng Princ từ stiren và fomandehit qua 4-phenyl- 1,2-dioxan (10): Việc kết hợp 3-phenylpropanal vào nguyên tử C-2 của nhóm etyl đem lại cho hợp chất (13) tông mùi hương của cam quýt lẫn với vị cay nồng, nhờ đó mà dẫn xuất này nhận được tên gọi là Apelsinal. Apelsinal là chất tạo mùi thơm rất tốt cho xà phòng, các chất tẩy rửa tổng hợp và mỹ phẩm. Quá trình tổng hợp andehit này bao gồm giai đoạn trùng ngưng fomylbenzen với n-butanal (11) và giai đoạn hidro hóa có chọn lọc dẫn xuất trung gian benzyliden (12): 171

Sách không bán – liên hệ [email protected] Một đồng đẳng khác của 3-phenylpropanal (9), được tạo thành khi đưa nhóm metyl kết hợp với nhân phenyl (tại vị trí C-4), khi đó thay cho mùi hương thơm của hoa như tiền chất trong dãy đồng đẳng, nó sẽ có mùi thơm của dưa hấu chín (xem phrenal, 15). Dẫn xuất 3-aryl- của propanal (15) được tổng hợp trong công nghiệp bằng phương pháp như sơ đồ sau. Trước tiên 4-metylbenzandehit (4) được ngưng tụ với etanal theo cơ chế phản ứng croton hóa. Sau đó, hidro hóa sản phẩm trung gian vừa tạo thành trên xúc tác niken Raney: Trong phương pháp tiếp cận khác, thực hiện trùng ngưng toluen với dẫn xuất O,O- diaxetat propenal (16) với sự có mặt của titantetraclorua. Monoaxetat (17) được tạo thành sẽ bị thủy phân, thêm nữa sản phẩm trung gian vinylol sẽ chuyển vị thành nhóm andehit. Để tổng hợp florazolon (20) đã sử dụng phản ứng trùng ngưng 4-etylbenzylclorua (18) với 2-metylpropanal (19) với xúc tác kiềm đồng thời là chất nhận HCl (phản ứng có thể tiến hành trong điều kiện xúc tác chuyển pha): 3-(4-Isopropylphenyl)-2-metylpropanal (cyclamenandehit, 23) và đồng đẳng 2-metyl của nó (24) có hương thơm của hoa anh thảo và là hợp phần hương liệu của nhiều loại nước hoa và mỹ phẩm, cũng như chất tạo mùi thơm cho xà phòng. Andehit (23) được điều chế bằng 2 phương pháp. Trong phương án đầu tiên, thực hiện trùng ngưng aldol-croton 4- isopropylbenzandehit (21) với propanal thu được dẫn xuất aryl của methacrolein (22). Hợp chất trung gian này sau đó bị hidro hóa có chọn lọc tại vị trí liên kết C=C. Trong một phương pháp khác, thực hiện tổng hợp cyclamenandehit bằng phản ứng một bước (one-pot) ankyl hóa cumen (25) theo Friedel-Crafts bằng O,O-diaxetyl methacrolein (26) kèm theo thủy phân sản phẩm trung gian (27) mà không cần quá trình phân tách: 172

Sách không bán – liên hệ [email protected] Andehit (24) được tổng hợp bằng phản ứng α-arankyl hóa 2-metylpropanal (28) bằng 4-(2-propyl)benzylclorua (29) với sự có mặt của kiềm (điều kiện xúc tác chuyển pha): Đồng phân para-benzylclorua (29) được tổng hợp bằng phương pháp clorometyl hóa cumen (25) bằng hỗn hợp fomandehit và HCl khi đun nóng nhẹ với sự có mặt của chất xúc tác là H2SO4 đậm đặc. Khi đó sẽ tạo thành đồng phân ortho- của dẫn xuất di(clorometyl) và 173

Sách không bán – liên hệ [email protected] các sản phẩm phụ khác. Biết rằng, đồng phân para- (29) được sử dụng để tổng hợp andehit (21) theo phản ứng Soomelet. Trước tiên bằng tác dụng urotropin trong MeCOOH thu được sản phẩm trung gian là muối bậc bốn, sau đó bị thủy phân ở nhiệt độ 1000C (cùng với việc tách bỏ CH2O, NH4Cl và NH3) thành andehit (21). Tương tự, tổng hợp được các andehit thơm (30-32), có nhóm thế tret-butyl tại vị trí para- trên nhân benzen. Tất cả sản phẩm tổng hợp này, có mùi thơm của hoa tươi và được sử dụng với vai trò là các thành phần hương liệu của nước hoa và đồ trang điểm. Bên cạnh đó, lilyandehit (31) cũng được ứng dụng làm chất tạo mùi thơm cho xà phòng và các sản phẩm mỹ phẩm. 4.3.2. Arylpropenal. Andehit xinamic. Tinh dầu quế. Jasminandehit Andehit xinamic (trans-3-phenylpropenal, 1) và một số dẫn xuất thế 2-ankyl đã có được ứng dụng thực tiễn là thành phần hương liệu của mỹ phẩm (nước hoa và eau de cologne) và các lĩnh vực ứng dụng khác, cụ thể, nó có thể là chất thay thế cho loại gia vị lâu đời nhất trên trái đất - quế, được lấy từ vỏ cây Cinnamomum zeylanicum. Loại gia vị này đã được sử dụng ở Ai Cập 3700 năm trước. Trong kinh thánh, khu vườn của Vua Sôlômôn có trồng những loại cây mà từ vỏ của chúng đã làm ra loại bột để sử dụng trong những nghi lễ thiêng liêng. Andehit xinamic là thành phần tạo mùi thơm chính của quế. Nó có vị hơi ngọt, vị nóng và chát (đồng phân cis- cũng có hương vị như vậy) và có được sự ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, được bổ sung vào các sản phẩm bánh kẹo (bánh mứt quế), sốt cà chua, dưa chuột muối, rượu thơm … Andehit xinamic (1) cũng được sử dụng làm chất tạo mùi thơm cho xà phòng. Andehit xinamic được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ của benzandehit với etanal, được tiến hành với sự có mặt của dung dịch kiềm, với sản phẩm trung gian là aldol: 174

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hợp chất này cũng có thể được tổng hợp bằng phương pháp oxy hóa khử rượu xinamic ở nhiệt độ 20000C trên xúc tác đồng. Tinh dầu, nhận được bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước từ vỏ quế có từ 83% đến 90% là andehit xinamic và có 1% eugenol (2). Nếu như thu tinh dầu từ lá cây thì thành phần phần trăm của các chất này sẽ đổi chỗ cho nhau. Trong hương trị liệu tinh dầu của cả hai loại, dù khác biệt ít nhiều, vẫn có tác dụng trị bệnh như nhau. Tinh dầu này là một chất kháng khuẩn mạnh và có tác dụng đối với những chứng viêm nhiễm đường hô hấp nặng, cảm, cúm, viêm da. Nó làm giảm cơn đau khớp, tăng trương lực, kích thích hệ thần kinh và hệ miễn dịch, bình thường hóa hoạt động của hệ tiêu hóa và có ảnh hưởng tốt ở chứng bệnh bất lực ở đàn ông. 2-ankyl-3phenylpropenal (3) và (4) là những chất tạo mùi thơm tuyệt vời cho xà phòng, là những thành phần của các hỗn hợp hương liệu và là chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm. Các hợp chất này đem lại cho sản phẩm hương thơm nhẹ nhàng, tinh tế của hoa nhài. Jasminandehit (3) khác với andehit (4) không được tìm thấy trong tự nhiên.Tổng hợp dẫn xuất 2-ankyl-3-metyl bằng phương pháp trùng ngưng croton giữa benzandehit với các andehit mạch thẳng tương ứng khi có xúc tác bằng các kiềm ở nhiệt độ 30 – 400C. 175

Sách không bán – liên hệ [email protected] 4.4. Axylbenzen. Benzandehit có mùi hạnh nhân. Axetophenon với mùi thơm của hoa. Nhóm arylaxyl là thành phần cấu tạo của nhiều chất thơm và vì thế có thể xem xét nó như là một trong những nhóm tạo mùi (odorifore) quan trọng. Ngành công nghiệp tổng hợp các hợp chất hữu cơ đã và đang sản xuất một loạt các hợp chất tương tự, với ứng dụng chủ yếu là các chất tạo mùi thơm cho xà phòng, chất tẩy rửa, các sản phẩm trang điểm và là các chất định hương trong thành phần hương liệu của mỹ phẩm. Trong vai trò là một chất phụ gia tạo mùi thơm trong công nghiệp thực phẩm và hương liệu đã sử dụng benzandehit - một hợp chất thiên nhiên có trong thành phần một số loại tinh dầu thực vật (hoắc hương (patchouli - pogostemon cablin (blanco) benth và cam đắng Citrus aurantium var. amara - Bigaradia). Nó có hương thơm của hạnh nhân với vị đắng và tồn tại với hàm lượng lớn trong hạt của hạnh nhân. Trong công nghiệp, benzandehit được tổng hợp chủ yếu là từ toluen có thể bằng phương pháp oxi hóa trực tiếp ở pha khi trên các ôxít valadi (V), crom (Cr) hay molybden (Mo) (sản phẩm phụ là rượu benzylic đến 30%); hoặc qua giai đoạn clo hóa ở pha chất lỏng theo cơ chế gốc tự do thành diclorometylbenzen và tiếp tục thủy phân hợp chất này. Quá trình clo hóa được tiến hành bởi 2,2-azo-bis-isobutyronitril với vai trò là khởi tạo các gốc tự do. Benzandehit cũng có thể tổng hợp bằng phương pháp ôxy hóa có xúc tác hidroxymetylbenzen hoặc fomyl hóa benzen trong hệ xúc tác Co/HCl/AlCl3 (phương pháp Gattermann-Koch): Axetylbenzen (axetophenon, metylphenylxeton) có mùi hương của hoa tiểu anh (prunus padus – bird chery) mạnh. Nó không được sử dụng với vai trò là hương liệu vì tác dụng gây buồn ngủ. Bên cạnh đó cũng xác định rằng axetophenon là một trong bảy hợp chất thành phần cơ bản chiết từ lông hải ly – là một chất định hương tuyệt vời (xem phần 4.6.1.1) Trong số các arylankylxeton đơn giản nhất, đã tìm có ứng dụng làm hương liệu, có thể kể đến các đồng phân của axetophenon (1, 2), tông mùi hương hoa của những chất này được xác định bởi vị trí của nhóm thế metyl tại vị trí para- (tương ứng với nhóm axyl–) của 176

Sách không bán – liên hệ [email protected] vòng benzen, hoặc tại chính nhóm axyl. 4-Metylaxetophenon (1) được tổng hợp bằng tương tác của anhiđrit axetic với toluen khi có mặt chất xúc tác Lewis: Trong các thành phần hương liệu nước hoa và mỹ phẩn trang điểm, với vai trò là chất định hương đã sử dụng propiophenol (1-phenylpropan-1-on, (2)), bản thân chất này cũng có hương thơm của hoa. Nó được tổng hợp bằng phương pháp axyl hóa benzen bằng propionyl clorua hay bằng phương pháp trùng ngưng ở nhiệt độ cao hỗn hợp hai axít benzoic và propionic, quá trình ngưng tụ được diễn ra với việc sử dụng các chất xúc tác dị thể (ôxít sắt, mangan, titan): 4.5. Dẫn xuất nitroankylbenzen có mùi xạ hương Việc đưa hai hay ba nhóm nitro vào nhân benzen đã có chứa nhóm thế tret-butyl cùng với một trong những nhóm sau – metoxyl, axetyl hay nitro sẽ tạo ra dẫn xuất có mùi xạ hương. 177

Sách không bán – liên hệ [email protected] Như vậy, mùi hương này sẽ có ở dẫn xuất với năm nhóm thế của benzen loại muscus-ambret (1) và dẫn xuất với sáu nhóm thế loại muscus-xeton (2) và muscus-xylen (3). Ngoài việc đem lại mùi xạ hương dễ chịu, các chất này còn làm ổn định các thành phần tạo hương thơm và chúng được bổ sung vào các thành phần hương liệu, xà phòng và các sản phẩm hóa học gia dụng cũng như được sử dụng với vai trò chất định hương. Phương pháp tổng hợp các hợp chất xạ hương nhân tạo (1-3) dựa trên cơ sở phản ứng ankyl hóa 3-metoxytoluen (4) hoặc meta-xylen (5) hoặc 2-cloro-2-metylpropan (8) (phản ứng Friedel-Crasfts theo cơ chế electrophil). Trong trường hợp thứ nhất, việc đưa hai nhóm nitro vào dẫn xuất benzen (6) với 3 nhóm thế đẩy điện tử bất đối xứng có thể thực hiện bởi tác nhân nitro hóa không tạo proton (aprotic) – hợp chất của axít nitric đặc với anhiđrit axetic (axetylnitrat, A, B) khi làm lạnh. Kết quả là với hiệu suất tốt tạo ra dẫn xuất dinitro (muscus-ambret, (1)): Quá trình nitro hóa xảy ra theo sơ đồ sau. Axetylaxetat (dạng A, B) thực hiện tấn công electrophile bằng nhóm nitronium cation (NO2+) vào vị trí dễ bị tấn công nhất của nhân benzen của hợp chất (6), tạo ra các sản phẩm trung gian – trước tiên là phức π-, và phức σ-. Phức σ- sau đó bị mất proton (axetyl-anion là chất nhận proton) và chuyển hóa thành sản phẩm mono-nitro (C), sau đó bị nitro hóa tiếp tục thành dẫn xuất dinitro (1): 178

HNO Sách không bán – liên hệ [email protected] 3 /Ac2 OĐể tổng hợp muscus-xylen (3) đòi hỏi phải cộng hợp 3 nhóm nitro và 2 trong số đó cần được đưa vào vị trí bị cản trở bởi hiệu ứng không gian lớn – vị trí ortho- của nhóm tret- butyl trong phân tử hợp chất (9). Vì vậy trong trường hợp này, sử dụng tác nhân nitro hóa mạnh – hỗn hợp axít nitric với axít sylfuric thường là tác nhân nitro hóa nhân benzen. Trong quá trình nitro hóa hoàn toàn này cần phải cung cấp nhiệt cho hỗn hợp phản ứng. Trong quá trình tổng hợp muscus-xeton (2) tính chất lựa chọn vị trí tấn công – axyl hóa vào hợp chất (9) cũng được đảm bảo bằng quá trình kiểm soát không gian. Vấn đề đưa 2 nhóm nitro vào dẫn xuất axetophenol vừa nhận được (10) hóa ra cũng không đến nỗi quá khó khăn so với việc tổng hợp sản phẩm trinitro (3), và việc nitro hóa (10) thành muscus- xeton (2) một lần nữa như trong trường hợp nitro hóa hợp chất (6), được thực hiện bằng axetylnitrat. Lưu ý rằng, khi sử dụng hỗn hợp nitro hóa quá trình phản ứng thường được tiến hành ở nhiệt độ thấp, nhằm mục đích tránh khả năng gây nổ. 4.6. Tổng hợp các hợp chất thuộc dãy phenol Các dẫn xuất của một- và hai nhân phenol hình thành nhóm các hương liệu tổng hợp và tự nhiên, các chất này đã tìm được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp hương liệu, mỹ phẩm, thực phẩm và thức ăn gia súc. Chúng được sử dụng rộng rãi để sản xuất nước hoa, nước thơm, eau de cologne, cũng như trong vai trò là các chất phụ gia tạo hương thơm 179

Sách không bán – liên hệ [email protected] cho thực phẩm và chất tạo mùi cho số lượng lớn các sản phẩm hóa học gia dụng và mỹ phẩm. 4.6.1. Các dẫn xuất của monohidroxybenzen 4.6.1.1. Dẫn xuất C-ankylphenol. Xeton rubus (mâm xôi). Thymol. Tinh dầu thymol chemotype. Hải ly hương. Trong dãy các rượu đơn chức đã tìm thấy những dẫn xuất có mùi thơm dễ chịu và bền lâu, góp phần tạo nên những ứng dụng hữu ích của chúng trong thực tiễn. Cụ thể, mùi thơm của quả mâm xôi trong các sản phẩm mỹ phẩm, trong thành phần hương liệu của các sản phẩm trang điểm và trong thực phẩm được tạo ra bởi chất bổ sung 4-(4- hidroxyphenyl)butan-2-on (2) có tên gọi là “xeton mâm xôi”. Nó có mặt trong tinh dầu từ quả cây rừng này. Trong quá trình tổng hợp chất thơm này có sử dụng phản ứng ngưng tụ của 4-fomylphenol (1) với axeton: CHO O O (3) OH Me Me 1. NaOH, -H2O; BF3 + Me2CO 2. H2SO4, -Na2SO4; OH 3. H2/Ni/Cr2O3/K2CO3 OH (2) \"keton mâm xôi\", phrambinon Xeton (2) có thể tổng hợp bằng phương pháp ankyl hóa phenol bằng buten-1-on-3 (3) hoặc bằng butanon-2-ol-4. Thymol (2-isopropyl-5-metylphenol, (5)) tồn tại dưới dạng este trong hạt và lá của cây cỏ xạ hương (húng chanh – loại Thymus vulgaris L. hay Thymus serpyllum – húng tây). Nó có hương thơm đặc trưng, khả năng kháng khuẩn và có độc tính yếu, vì thế nó được sử dụng như một chất kháng khuẩn để súc miệng và mũi họng, và là chất tạo mùi thơm cho mỹ phẩm, trong lotion, hóa chất khử mùi hôi (deodorant) và xà phòng. Tổng hợp thymol từ para-xymen (4), bằng quá trình sulfo hóa thành sulfoaxít rồi được nấu chảy với kiềm. Trong phương pháp khác, chất ban đầu được sử dụng là meta-cresol. Trước tiên, nó cần được O- axyl hóa, sau đó ngưng tụ với axeton ở nhiệt độ 3000C. Tại quá trình này, hình thành dẫn xuất stiren (6), chất này thủy phân thành thymol (5). Trong trường hợp ankyl hóa trực tiếp, sử dụng propylen và Al(OH)3 (3600C, 50 atm (4,9 MPa)). Bên cạnh đó, các quá trình ankyl hóa trực tiếp meta-cresol với xúc tác là các muối nhôm cũng có hiệu quả cao. 180

Sách không bán – liên hệ [email protected] Những dẫn xuất phenol như thymol (5) và đồng phân của nó (7) cùng với para- xymen (4) là cấu thành chủ yếu của tinh dầu cỏ xạ hương. Tinh dầu thu được bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước từ thực vật đang ở giai đoạn nở hoa. Từ tinh dầu húng chanh đã sản xuất ra các loại eau de cologne, dung dịch khử mùi (deodorant) và chất tạo mùi thơm cho xà phòng. Trong lĩnh vực hương trị liệu, tinh dầu húng chanh có tác dụng giảm đau khớp, thúc đẩy tuần hoàn máu, chữa bệnh hạ huyết áp. Phần phenol của tinh dầu đảm bảo tác dụng kháng khuẩn hiệu quả. Tinh dầu húng chanh cũng có hiệu quả tốt đối với bệnh viêm phế quản, cảm cúm và hen suyễn. Nó có tác dụng giảm đau khi bị các bệnh viêm khớp, co thắt dạ dày và cũng có thể sử dụng như thuốc diệt giun sán (anthelmintics). Tinh dầu húng tây, được tách ra từ cây Thymus Serpyllum (được coi là một loài cỏ kỳ diệu) và cũng như tinh dầu của loại thảo mộc, thuộc về một giống hoàn toàn khác (Satureja hortensis hay S. Mondana), đều có thành phần tính chất tương tự tinh dầu húng chanh theo các hợp chất thơm và theo ứng dụng trong lĩnh vực hương trị liệu. Tinh dầu satureja, rất tốt cho các hoạt động của tim và hệ tuần hoàn của cơ thể. Nó kích thích hoạt động của hệ thần kinh và hệ miễn dịch. 181

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hỗn hợp hương thơm nổi tiếng, có mùi xạ hương và hơn nữa có tính định hương quan trọng, được điều chế bằng phương pháp chiết bằng rượu từ tuyến nội tiết của hải ly. Hỗn hợp này được gọi là hải ly hương. Trong đó, đã xác định được hơn 100 chất thành phần, thành phần chính trong số đó là ortho-metylphenol, 2-etylphenol, 2-metoxyphenol (guaiacol) và axít benzoic (không kể đến borneol, rượu benzylic và axetophenon đã nhắc tới ở trên). 4.6.1.2. Dẫn xuất ête của dãy phenol. trans-Anetole với mùi hương hồi. Tinh dầu dạng anetole chemotype và metylchavicol. Diphenyloxit vơi hương thơm thiên trúc quỳ (geranium) Ête của phenol và 1,2-dihidroxyetan (10) ngoài mùi thơm balsam, còn có đặc trưng là hoạt tính ức chế hoạt động sống của các vi khuẩn gây bệnh. Nó được ứng dụng không chỉ trong thành phần hương liệu, mà còn như là chất tạo mùi thơm và chất bảo quản trong các loại hóa mỹ phẩm, ví dụ như hóa chất bảo vệ tóc. Ête (10) được tổng hợp bằng phản ứng O- ankyl hóa phenol bởi oxiran trong môi trường axít: Phenoxyaxetandehit (13) và hemiaxetal (14) mang lại cho hương liệu mỹ phẩm mùi thơm lá xanh tươi mát. Chúng được điều chế bằng phản ứng O-ankyl hóa phenol bởi các dẫn xuất dimetylaxetal (11). Sau đó, trong sản phẩm (12) bằng phương pháp thủy phân đã loại bỏ nhóm bảo vệ của nhóm andehit, còn phenoxyaxetandehit (13) chuyển thành sản phẩm hemiaxetal cần thiết (14) bằng tác dụng của rượu benzylic trong môi trường axít: 182

Sách không bán – liên hệ [email protected] 2-Phenoxyetylisobutyrat (15) mang lại cho xà phòng và hóa chất tẩy rửa mùi thơm của dứa với tông mùi của hương hoa hồng. Chất tạo mùi thơm này được sản xuất qua hai bước liên tục este hóa, bắt đầu từ phenol: Nhiều tinh dầu thiên nhiên có chứa các ête thơm đơn giản của dãy phenol. Chúng ta sẽ xem xét thành phần và hướng sử dụng một số loại tinh dầu và các thành phần chủ yếu của chúng. Trong tinh dầu ylang-ylang có metyl ête của para-cresol (16), nó là chất tạo mùi thơm tuyệt vời đối với nhiều chủng loại chất lượng xà phòng khác nhau và là thành phần của nhiều hỗn hợp hương liệu mỹ phẩm. Nó được sản xuất bằng phương pháp O-methyl hóa cresol bởi dimetylsulfat: Trong tinh dầu hồi, được tách ra từ hạt của cây tiểu hồi Pimpinella anicum L., (loại cây một năm tuổi, với hạt có hạng hình ô), cũng như từ cây đại hồi (hồi sao, tinh dầu được 183

Sách không bán – liên hệ [email protected] tách cây Illicium verum H., được trồng nhiều ở Việt Nam và Trung Quốc) có chứa từ 86 đến 95% trans-anetole (17), có mùi hương thơm hoa hồi và vị ngọt. Hạt của cây tiểu hồi và hồi sao, từ xa xưa đã được sử dụng với vai trò là chất phụ gia tạo vị thơm trong các món ăn, và cũng như được dùng để sản xuất các loại rượu mùi với hương vị đặc biệt tại những quốc gia Nam Âu - Địa Trung Hải). Tinh dầu hồi hiện được sử dụng làm chất tạo mùi thơm trong thuốc đánh răng, nước hoa và các sản phẩm mỹ phẩm khác cũng như trong các sản phẩm thực phẩm. Trong lĩnh vực hương trị liệu, tinh dầu hồi được khuyên dùng khi bị cảm lạnh, cúm, viêm phế quản. Nó có tác dụng lợi tiểu, được sử dụng để điều trị các bệnh viêm gan, sỏi mật và đường tiết niệu. Tinh dầu của cây Foeniculum thuộc chi Tiểu hồi hương có chứa 80% là anetole (17). Tinh dầu được chiết từ hạt của loại thảo mộc có tác dụng chữa bệnh (Foeniculum dulce). Từ những thành phần có kèm theo trong tinh dầu (18) và (19) (hàm lượng của chúng trong tinh dầu đạt tương ứng là 15% và 22%) khi tăng hàm lượng của fenchon sẽ đem lại cho tinh dầu vị đắng và nó được sử dụng chủ yếu như là chất phụ gia được bổ sung vào thực phẩm. Nó thể hiện rõ các tác dụng như lợi tiểu và an thần trong hương trị liệu. Trong các khóa điều trị bằng hương trị liệu, đã tích cực sử dụng chúng để điều trị các bệnh đường tiêu hóa (ăn không tiêu, nôn, táo bón). Tinh dầu còn có tác dụng chống co thắt, giảm huyết áp động mạch và giúp ngủ tốt. Đồng phân dạng trans-1-(4-metoxyphenyl)propen (anetole, 17) có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp được sử dụng với vai trò là phụ gia thực phẩm (ví dụ để tạo mùi thơm cho các sản phẩm đồ uống có cồn, rượu thuốc), cũng như trong mỹ phẩm trang điểm và hóa mỹ phẩm vệ sinh khác (ví dụ, trong thuốc đánh răng, nước súc miệng …). Dẫn xuất này được sản xuất trên thế giới với khối lượng 2 nghìn tấn một năm. Đồng phân cis-anthol có mùi không dễ chịu và có vị gắt, cay nóng khác với đồng phân dạng trans-. Bên cạnh các quá trình phân lập từ tinh dầu tiểu hồi và đại hồi, trans-anetole còn được tổng hợp từ metoxybenzen (20). Anisole (20) bị axyl hóa ở nhiệt độ 100oC trong môi trường axít Lewis 184

Sách không bán – liên hệ [email protected] tạo thành etylarylxeton (21), tiếp tục bị khử bởi natri borhydrua hay khử bởi hidro ở 100oC (100 atm) trên xúc tác Reney thành rượu tương ứng. Giai đoạn kết thúc là quá trình tách một phân tử nước dưới tác dụng của KHSO4, tạo thành dẫn xuất trans-anetole: O C Et (EtCO)2O (21) OMe 1. NaBH4; FeCl3, 2. KHSO4, (22) -H2O H Me PhOMe CC CH2CH CH2 (20) H MeO anisole , KOH/EtOH (18) (17) trans-anetole EtCHO H+ , H3PO4, -(20) MeO CH OMe Et (23) Axetophenol (22) có thể được chuyển hóa thành anetole chỉ bằng phản ứng một giai đoạn – khử bằng rượu isopropynol cùng với việc loại đồng thời phân tử nước ở nhiệt độ cao trong sự có mặt của nhôm isopropylat (2000C) hay trên ôxít nhôm (250 – 3000C). Nó cũng có thể thu được bằng quá trình đồng phân hóa trong môi trường kiềm 1-metoxy-4- allylbenzen (22). Một quá trình sản xuất khác là phân hủy 1,1-bis-(4-metoxyphenyl)propan (23) khi nung nóng trong môi trường của axít photphoric. Tinh dầu húng (Ocimum basilicum L.) từ quần đảo Comoro có mùi thơm với thành phần hóa học tương tự và tới 70-87% là metylchavicol (18), là đồng phân của anetole tại vị trí của liên kết đôi tại mạch nhánh. Tinh dầu này được ứng dụng trong hương trị liệu và tỏ ra có hiệu quả để loại bỏ những cơn đau đầu và chứng đau nửa đầu. Trong tinh dầu của thực vật thuộc chi ngải (Artemisia dracunculus L. - ngải dấm hay còn gọi tarragon) có những thành phần chủ yếu là metylchavicol (18), ngoài ra trong tinh dầu còn có hai dẫn xuất của phenol (24, 25) và monotecpen (26). 185

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hương vị thơm mát của tinh dầu ngải có chút tông mùi của hoa hồi và chúng được sử dụng chủ yếu là với vai trò là các chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm và trong các thành phần hương liệu. Đã biết những ứng dụng của loại tinh dầu này trong lĩnh vực hương trị liệu như giúp làm mất các cơn đau viêm khớp. Ngoài ra, nó còn có tác dụng diệt khuẩn tốt. 4-Metoxybenzandehit (andehit hoa hồi, 27) thường được sử dụng như chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm và làm thành phần hương liệu của nước hoa, mỹ phẩm được tổng hợp bằng phương pháp ôxy hóa metyl ête 4-metylphenol (16) bằng KMnO4 hay K2S2O8 với sự có mặt của các muối đồng (II) và của Na2C2O4: 186

Sách không bán – liên hệ [email protected] OMe H2O, KMnO4 (K2S2O8) Me Cu(II)/Na2C2O4, (16) -KHSO4, -K2SO4, -CO2 OMe OMe (O3) Na2Cr2O7/H2SO4, HOSO2C6H4NH2-4, 60oC CHO ( ) obepin, andehit hoa håi Me (mï i hö¬ng hoa s¬n tra (17) trans-anetole (t¸ o gai - crataegus)) OMe OMe (CH2)6N4, H2O CH2O/HCl 1. (EtCO)2O; NH3, -NH4Cl, CH2O ZnCl2 2. [H]; (20) anisol 3. H+, H2O CH2Cl Dẫn xuất cũng được tổng hợp từ metoxyphenol (anisol, 20), trước tiên, tiến hành chuyển hóa thành trans-anetole (17) và sau đó lại bị ôxy hóa bằng ozon hay bằng hỗn hợp cromat trong môi trường axít (axít sulfonic hay axít sulfanilic). Đã phát minh được phương pháp ôxy hóa khử - điện hóa các hợp chất (16 và 17) thành obepin (27). Obepin (27) cũng có thể tổng hợp bằng phương pháp clorometyl hóa anisol (20) thành para-clorometyl, tiếp theo chuyển hóa nhóm CH2Cl thành dẫn xuất andehit dưới tác dụng của urotropin (phương pháp Sommelet). Cuối cùng, thêm một phương pháp tổng hợp công nghiệp nữa, dựa trên cơ sở fomyl hóa phenol theo bằng phản ứng Reimer-Tiemann. Trước tiên, phenol được chuyển thành natri phenolat, sau đó tương tác với cloroform và kiềm tại 620C sẽ đưa nhóm CHO vào nhân benzen. Sau khi chưng cất cuốn hơi nước, tách ortho-hidroxybenzandehit, tiến hành O-metyl hóa đồng phân para- bằng dimetylsulfat với sự có mặt của NaOH. 187

Sách không bán – liên hệ [email protected] Obepin (27) được chuyển hóa thành metyl ête thơm của 4-hidroxymetyl-phenol (31), có trong quả vani (vanilla) và trong hoa hồi. Nó được tổng hợp bằng phương pháp ôxy hóa khử obepin theo phản ứng Cannizzaro. Phản ứng diễn ra trong dung dịch rượu-nước với môi trường kiềm và có một số chất xúc tác kim loại (đồng, bạc, niken). Hiệu suất tạo rượu (31) có thể tăng lên nếu tiến hành quá trình trong những điều kiện khử - trong sự có mặt của fomandehit, có tác dụng bổ sung thêm nguồn hidro: Quá trình được điều khiển bởi nhóm hidroxy OH -, nhóm này kết hợp theo cơ chế nucleophil với nguyên tử cacbon của andehit và tạo thành anion (28). Từ dẫn xuất (28) ion H- được tách ra và chuyển chuyển sang phân tử andehit khác. Anion (28) khi đó chuyển thành axít (29) còn phân tử andehit mới (27), đã nhận anion H- của chuyển thành anion (30). O-anion này bị tấn công bởi proton sẽ tạo thành rượu (31) cần thiết. Dẫn xuất 4-axetyl của metoxybenzen (axetylanisol, para-metoxyaxeto-phenon, (32)) có mùi thơm của hoa. Nó được tổng hợp bằng phương pháp metyl hóa phenol kèm theo quá trình axetyl hóa tiếp theo anisol (20) bằng anhiđrit axetic với sự có mặt của nhôm hay sắt clorua: 188

Sách không bán – liên hệ [email protected] Diphenyloxit (DFO) với nồng độ nhỏ sẽ có mùi hương thiên trúc quỳ. Nó được sử dụng làm chất tạo mùi thơm trong sản xuất xà phòng và các chất tẩy rửa tổng hợp. Hơn nữa, đó còn là chất có khả năng duy trì nhiệt độ cao ổn định trong trong các quá trình chuyển nhiệt (chiếm 73,5% trong hỗn hợp với diphenyl dưới tên gọi là dauterm A hay là trong hỗn hợp với naphtalin - dauterm B). Nó được điều chế bằng cách nung nóng dần dần (110 → 2000C) hỗn hợp natri phenolat với clorobenzen khi có mặt xúc tác đồng hay sulfat đồng. Trong công nghiệp sản xuất phenol, bằng quá trình thủy phân clorobenzen cũng tạo ra (với vai trò là sản phẩm phụ) một lượng đáng kể của DFO. Dưới tác động của nhiệt độ cao trong sự có mặt của ôxít thori ở pha khí, phenol bị dehidro hóa và chuyển thành diphenyloxit, với hiệu suất thỏa mãn được yêu cầu của việc quá trình triển khai sản xuất công nghiệp. Bằng quá trình este hóa 4-metylphenol bởi anhiđrit axetic hay bằng axít hexanoic (capronoic) tổng hợp được các este (33, 34), tìm được sự ứng dụng làm các hợp phần hương liệu mỹ phẩm. 4.6.2. Dẫn xuất 1,2-dihidroxybenzen. Guaiacol. Eugenol với hương thơm hoa cẩm chướng (đinh hương). Tinh dầu eugenol chemotype (từ đinh hương, húng và pimento obscura – hạt tiêu Jamaica). Vanilin 2-Metoxyphenol (guaiacol, 3) có hương thơm đặc trưng (mùi phenol) và nó được sử dụng với quy mô hạn chế như chất tạo mùi thơm trong hương liệu, cũng như chất phụ gia vị 189

Sách không bán – liên hệ [email protected] tạo mùi cho thực phẩm. Trong công nghiệp guaiacol được tổng hợp từ 2-clorophenol (1), bị nấu chảy với kiềm sẽ chuyển hóa thành pyrocatechol (2), và sản phẩm thu được sau đó bị O- monometyl hóa bằng mono- hay dimetylsulfat hoặc metanol. Trong trường hợp metanol quá trình ankyl hóa được tiến hành ở nhiệt độ 3000C với sự có mặt của chất xúc tác (Al2O3). Một lượng nhất định pyrocatechol được tách ra từ các sản phẩm than hóa gỗ của các loài lá kim. Một phương pháp khác để tổng hợp guaiacol xuất phát từ 2-nitroclorobenzen (4), trước tiên nguyên tử bị thế bởi nhóm metoxy theo cơ chế nucleophil. Tiếp theo khử dẫn xuất (5) bằng NaHS ở nhiệt độ 1350C hay bằng hidro trên chất xúc tác Ni thu được anilin (6). Hợp chất này tiếp tục được diazo hóa, và nhóm này lại bị thế theo cơ chế nucleophil bởi nhóm hidroxyl với sự có mặt của chất xúc tác là đồng sulfat: Dẫn xuất 4-propenyl của diphenol - eugenol (7), isoeugenol (8) và dẫn xuất axetat của nó (9) có mùi thơm của đinh hương đã được sử dụng rộng rãi làm hương liệu mỹ phẩm, cũng như chất tạo mùi thơm cho thuốc lá, xà phòng và các sản phẩm mỹ phẩm khác. Chúng cũng được sử dụng như là các chất phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm trong trong nước sốt, trong phomát, nước ép quả, sữa chua hoa quả, trong các loại đồ uống có cồn, trong các món ăn có nguồn gốc từ thịt, cá. Các chất thơm (7, 8) là thành phần của nhiều loại tinh dầu – tinh dầu đinh hương (cẩm chướng - trong đó nồng độ của eugenol đạt đến 85%), ylang- ylang và các loại tinh dầu khác . Từ lá và hoa của cây húng có thể tách được tinh dầu chứa eugenol với mùi đinh hương dễ chịu, có tới 80% là eugenol. Loại tinh dầu này được sử dụng làm hương liệu mỹ phẩm, cũng như crem trang điểm làm mềm da và tăng cường trao đổi protein của nó. 190

Sách không bán – liên hệ [email protected] Trong công nghiệp, các chất thơm (7-9) được tổng hợp từ 2-metoxyphenol (guaiacol, 3). Sau quá trình ankyl hóa hợp chất (3) bằng 3-hidroxy hay 3-cloropropen thu được dẫn xuất 4-allyl (7). Trong trường hợp rượu allyl ankyl hóa với sự có mặt của chất xúc tác axít. Khi sử dụng allylclorua, quá trình được tiến hành xúc tác đồng kim loại. Eugenol, sau đó, được tách ra khỏi hỗn hợp ankylat bằng phương pháp kết tinh lại (từ dẫn xuất 6-allyl-) với kali cacbonat, sau đó qua quá trình tinh cất trong chân không (từ đông phân 5-allyl). Eugenol có thể được tổng hợp từ guaiacol bằng phương pháp O-allyl hóa (CuCl/HCl) và tiếp theo là chuyển vị nhóm thế allyl O → C theo Claisen với sự có mặt của BF3. Thực hiện đồng phân hóa eugenol (7) thành isoeugenol (8) bằng cách đun nóng trong dung dịch kiềm (50%). Khi đó sẽ tạo thành ra hỗn hợp trans- và cis-isoeugenol với tỷ lệ tương ứng từ 15 ÷ 5 : 1. Cả hai đồng phân (7,8) đều có mùi hương cẩm chướng nhưng ở eugenol (7) hương thơm mạnh hơn, còn với isoeugenol (8) mùi hương nhẹ hơn. Tuy nhiên, đồng phân isoeugenol lại xuất hiện mùi xạ hương (isoeugenol là thành phần gia vị từ quả nhục đậu khấu, thu được từ thực vật Myristica fragrans): 191

Sách không bán – liên hệ [email protected] OH OMe OH OMe + R CH2CH CH2 H+, -RH CH2 CH CH2 (3) guaiacol R = OH, Cl (hay Cu, 100oC) (7) eugenol MeO R1O CH CHMe 1. KOH, 190oC; (8, 9) 2. H2SO4, -K2SO4; (8) R1 = H, iso-eugenol ; 3. Ac2O, -AcOH (9) R1 = Ac (7-9) hî p chÊt ví i mï i th¬m hoa cÈm chuí ng MeO 1. H2/Ni; 2. Ac2O AcO Me (10) dihydroeugenol axetat Bằng phản ứng hidro hóa eugenol (7) và axyl hóa sản phẩm arylpropan trung gian thu được hợp chất thơm (10), là thành phần của nhiều chất tạo mùi thơm khác nhau - đem lại mùi hương cẩm chướng. Đã biết một phương pháp tổng hợp isoeugenol (8), gồm quá trình isomer hóa propionat guaiacol (11) thành xeton (12), được xúc tác bởi AlCl3 (chuyển vị Fries): Quá trình chuyển vị tại vị trí para- xảy ra không cần nung nóng (khi tăng nhiệt độ nhóm axyl sẽ tấn công nội phân tử nguyên tử cacbon ở vị trí ortho-). Cơ chế chuyển vị Fries 192

Sách không bán – liên hệ [email protected] có thể bao gồm việc tạo thành phức (A), tiếp tục qua trạng thái tồn tại cặp ion (B và C). Sau đó tiếp tục chuyển vị nhóm axyl nội phân tử hay giữa các phân tử với việc hình thành cấu trúc quinol (D). Cuối cùng xảy ra sự chuyển dịch prototroph tạo thành phenol (12): Với vai trò là chất tạo mùi cho xà phòng, đã sử dụng các metyl hoặc benzyl este của isoeugenol. Tinh dầu đinh hương thu được từ chồi hoa của thực vật Eugenia caryophyllata, bao gồm hàng chục hợp chất, trong số đó, phần trăm lớn nhất về khối lượng là eugenol (đến 85%), dẫn xuất axetat của nó (đến 12%) và khoảng 9 % là caryophyllen (13), điều này đem đến cho tinh dầu mùi thơm gia vị và vị cay nóng. Tinh dầu đinh hương thu được nhờ quá trình chưng cất cuốn hơi nước kéo dài (trong vòng hai ngày đêm) với hiệu suất đến 12% trên tính toán theo khối lượng nụ hoa đã được phơi khô (phơi ngoài nắng). Tinh dầu loại này cũng được tách từ lá cây, ít có giá trị hơn và được dùng chủ yếu trong sản xuất xà phòng tắm, các sản phẩm hóa học gia dụng cũng như được dùng để tách eugenil. Nụ hoa đinh hương từ lâu đã được sử dụng ở Ấn Độ, Việt Nam, Trung Quốc và ở Tây Tạng vào mục đích chữa bệnh cũng như được sử dụng làm phụ gia thực phẩm tạo mùi thơm. Ở Châu Âu, lần đầu tiên tác dụng chữa bệnh của đinh hương được mô tả ở thế kỷ I trong các công trình của Pline-bố (Плиния). Trong các đợt điều trị bằng hương liệu pháp, tinh dầu nụ hoa đinh hương được đề nghị sử dụng để loại bỏ các cơn đau khi bị viêm khớp, 193

Sách không bán – liên hệ [email protected] thấp khớp. Bằng loại tinh dầu này có thể điều trị các bệnh viêm phế quản, cảm lạnh và cũng cả bệnh lao. Nó củng cố hệ thống bảo vệ của cơ thể, giảm căng thẳng và mệt mỏi trí óc, kích thích trí nhớ, làm chậm quá trình lão hóa của cơ thể.Tinh dầu đinh hương là một dược liệu tuyệt vời chống lại các bệnh truyền nhiễm và tăng cường hoạt động của hệ tiêu hóa, có tác dụng trong trường hợp ngộ độc thực phẩm, đầy bụng, tiêu chảy. Tinh dầu húng chứa đến 85% eugenol (từ Ocimum gratissimum L.) trong hương trị liệu được sử dụng cho những mục đích tương tự tinh dầu đinh hương. Trong tinh dầu pimento (hồ tiêu Jamaica) được chiết xuất từ quả Pimenta dioica, eugenol (7) và dẫn xuất O-metyl ête (metyleugenol) chiếm tới hơn 90% khối lượng (với tỷ lệ tương ứng là 8 : 1). Nhiều loại gia vị nổi tiếng hàng thế kỷ là hồ tiêu thơm Jamaica hay hồ tiêu Anh – đó là những loại cây thuộc giống pimento. Tinh dầu từ những loại quả này có vị cay và mùi thơm đinh hương-hồ tiêu và được sử dụng dưới dạng phụ gia tạo mùi, vị bổ sung vào các loại đồ uống có cồn cũng như trong thành phần hương liệu mỹ phẩm. Trong hương trị liệu nó có tác dụng an thần và chống trầm uất, làm giảm các cơn đau khớp và cơ. Tác dụng diệt khuẩn của nó (nhờ sự có mặt của eugenol) bảo vệ đường hô hấp và tiêu hóa khỏi bị nhiễm khuẩn. Tinh dầu từ lá cây cũng rất giàu eugenol (đến 90%). Tinh dầu quế được chiết từ lá cây Cinnamomum zeilanicum bằng cất cuốn hơi nước có chứa chủ yếu (đến 83%) eugenol, còn andehit xinamic khi so với thành phần tinh dầu từ vỏ cây trở thành phần thứ yếu (xem phần 4.3.2). Cả hai loại tinh dầu đều được sử dụng trong mỹ phẩm trang điểm và trong hương liệu, tinh dầu từ lá cây còn làm nguyên liệu tự nhiên (với giá trị 4-5 nghìn đô la một tấn) để tách lấy eugenol (7) tinh khiết. Trong hương trị liệu dạng tinh dầu này cũng được sử dụng với mục đích giống như tinh dầu thu được từ vỏ cây. Trong một số loại nhựa cây và balsam có chứa rượu coniferylic (chủ yếu là dưới dạng ête, 14). Về mặt cấu trúc nó gần với isoeugenol (8). An tức hương (cánh kiến trắng hay nhựa benzonium) có mùi thơm balsam dễ chịu với tông mùi vani và gia vị. Nó thu được thực vật thuộc chi Bồ đề (Styrax benzoin hay tonkinensis) được trồng nhiều ở Việt Nam và 194

Sách không bán – liên hệ [email protected] các nước láng giềng. Từ nhựa–thô sống thu được resinoid (tương tự nhựa cây), được sử dụng trong mỹ phẩm (làm kem bôi da, mặt, tay) và trong y tế (là chất kháng khuẩn) và trong hương liệu (chất định hương thơm và thành phần thơm cho nước hoa, eau de cologne, nước tắm) và trong hương trị liệu (xông hít để điều trị cảm lạnh và viêm phế quản), trong thực phẩm (chất tạo mùi thơm cho bột nhào, đồ uống, kẹo cao su). Để làm điều này, nhựa cây được chiết bằng rượu nóng, loại bỏ phần cặn không hòa tan, từ dịch chiết là rượu cô quay loại dung môi, còn từ dung dịch rượu chiết được cất loại dung môi. An tức hương từ Thái Lan có giá trị cao nhất với thành phần cấu tạo đến 75% gồm este của axít benzoic với rượu conyferylic. Trong đó cũng có chứa cả axít benzoic tự do (đến 12%) và vanilin (đến 1,5%). Thuốc nhuộm màu vàng tự nhiên và chất thơm có mùi hương của gừng curcumin (15) có cấu tạo của β-dixeton, kèm với hai nhóm para-hidroxystiren. Nó được tách từ tự nhiên bằng cách chiết với rượu củ rễ của thảo mộc họ gừng Curcuma longa (có quê hương là vùng Đông Dương - Indochina). Chất này được sử dụng để tạo mùi hương gừng cho các sản phẩm bánh kẹo và rượu mùi, các thực phẩm cô đặc, cũng như sử dụng để nhuộm vàng. Chất curcumin tổng hợp có thể thu được từ vanilin (18) và pentandion-2,4 (16) thông qua các dạng enon (17-19): 195

Sách không bán – liên hệ [email protected] Hương thơm kỳ lạ của Phương Đông trong nước hoa dạng Shalimar, được sản xuất vào năm 1925 và dù đã trải một thời gian dài đến nay vẫn được ưa chuộng, trong một mức độ xác định có tông mùi vani dựa trên hợp chất vanilin tổng hợp (18). Vanilin (4-hidroxy-3- metoxybenzandehit) và đồng đẳng ethoxy của nó - vanilal (27) có hương thơm vani dễ chịu và nhờ đó chúng được sử dụng rộng rãi với vai trò là phụ gia tạo mùi thơm cho thực phẩm và làm tăng hương vị cho các loại bánh mỳ, bánh kẹo, các sản phẩm từ sữa (kem, phomat, …) nước quả ép, rượu mùi. Với vai trò là một chất thành phần hương liệu vanillin và vanilla cũng được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm và xà phòng. Một điểm lý thú là hương thơm vani có thể giúp bệnh nhân thư giãn khi điều trị trong bệnh viện bởi dường như nó giúp gợi nhớ về một không khí gia đình yên tĩnh với mùi bánh nướng trong các dịp lễ tết hay hội hè. Trong trái cây của cây dây leo Vanilla planifolia, ký sinh trên cây ca cao, có hàm lượng vanilin dưới dạng glucoside vào khoảng 30% và không có mùi vị. Khi lên men hóa vỏ quả khô (Vanilla) từ từ sẽ giải phóng vanillin và vỏ trái cây (dưới dạng que) trở thành loại gia vị có giá trị thương mại. Trong tổ hợp mùi thơm của loại gia vị này có sự tham gia của các loại andehit khác nhau heliotropin (piperonal) và anisandehit. Có nghiên cứu cho rằng, trong loại rượu cô-nhắc lâu năm có tông mùi thơm của vani, bởi vì khi được bảo quản lâu trong các thùng gỗ xồi thì một phần rượu conypherylic được ôxy hóa thành vanilin. 196

Sách không bán – liên hệ [email protected] OH CHO CHO OH OMe OMe O O MeO CHO piperonal obepine (18) vanilin \"aldehyde hoa håi\" OH röî u conif erylic Trong phương pháp công nghiệp, các chất thơm (18, 27) được tổng hợp từ pyrocatechol (21) và từ các guaiacol (3, 22). Như vậy, khi tác động đến monoeste (3, 22) hỗn hợp urotropin (nguồn sản sinh fomandehit) và para-nitrosodimetylanilin tạo thành imin (23), chúng sau đó dễ dàng được thủy phân thành andehit cần thiết (18, 27) (phương pháp nitroso): Nitrozodimetylanilin được tổng hợp bằng cách nitrozo hóa N,N-dimetylanilin: 197

Sách không bán – liên hệ [email protected] Khi tương tác giữa fomandehit với nitrozoanilin xảy ra sự khử nhóm nitrozo với sự tạo thành arylhidroxyamin, hợp chất sau đó được ngưng tụ với sản phẩm trung gian fomylguaiacol tạo thành imin (23). Trong phương pháp khác (phương pháp hidroxyl) monoalcoxyphenol (3, 22) được ngưng tụ trong môi trường kiềm với 2-oxoaxetat (24) và thu được natri 2-aryl-2- hidroxyaxetat (26). Muối (26) tiếp tục bị oxy hóa phá vỡ mạch bởi oxy không khí hoặc bằng natri 3-nitrophenylsulfonat. Theo phương pháp thứ 3 (phương pháp trực tiếp) ête (3, 22) được hình thành trong các điều kiện của phản ứng Reimer-Tiemann (hệ thống CHCl3, KOH). Sản phẩm phụ ortho-hidroxybenzandehit vừa tạo thành được tách bằng phương pháp chưng cất cuốn hơi nước, còn sản phẩm chính đồng phân para- (18, 27) được tinh chế bằng phương pháp kết tinh. Cũng đã có một phương pháp chuyển hóa từ guaiacol (3) thành vanilin (18) thông qua hợp chất (25) - sản phẩm của quá trình ngưng tụ với tricloroetanal theo cơ chế electrephile (phương pháp chloral). Sau các giai đoạn thủy phân oxy hóa khử (bằng cách thổi không khí), được tiến hành với sự có mặt của metha-nitrobenzenosulphonat và kiềm với hiệu suất 50%, cho ra sản phẩm cuối cùng (18). Cần đề cập thêm 2 phương pháp công nghệ sản xuất vanilin. Theo phương pháp thứ nhất, eugenol (7) bị isomer hóa dưới tác dụng của kiềm và isoeugenol bị O-axyl hóa tạo thành dẫn xuất axetat của isoeugenol (19). Ête này sau đó lại bị ôxy hóa cắt mạch tại gốc propenyl và loại nhóm bảo vệ axyl: OH OAc OH OMe OMe OMe 1. KOH; 1. [O]; CHO 2. H+, H2O, 2. Ac2O, -AcOH -AcOH CH2 Me (18) vanilin (7) eugenol (9) isoeugenol acetate 198

Sách không bán – liên hệ [email protected] Theo phương pháp thứ 2, với vai trò là nguyên liệu đầu vào, người ta sử dụng lignin (cao phân tử từ gỗ). Vanilin được tổng hợp bằng cách thủy phân lignin - phế liệu của công nghiệp sản xuất xenlulozơ, rượu và men. Lignin tồn tại trong thực vật dưới dạng liên kết với xenlulozơ, hemixenlulozơ và pentosane. Chúng là các polymer, có chứa nhân benzen với ba nhóm thế, một phần của chúng khi bị thủy phân phá mạch polimer chuyển thành các oligomer và dimer dạng guaiacyl (ví dụ 28, 29), sau đó được phân tách cùng với việc tạo vanilin. Quá trình thủy phân lignin trong kiềm được tiến hành dưới áp suất ở nhiệt độ 1700C với sự có mặt của chất ôxy hóa yếu (để hình thành nhóm andehit) ví dụ, các ôxít đồng hay là mangan. Dung dịch natri vanilat (30) bị ôxy hóa bằng axít sulfuric (đến pH 5) và được ly tâm để tách các tạp chất keo. Vanilin được tinh chiết bằng diclorometan hoặc butanol từ dẫn xuất bisulfua (31), dung dịch nước của dẫn xuất này được ôxy hóa sau khi loại hết các tạp chất. Anhiđrit tạo thành bị loại khỏi dung dịch bằng cách sục không khí, còn vanillin khi đó sẽ tự kết tinh lại thành tinh thể. Hợp chất này được tinh chế bằng sự kết tinh lại từ nước. Hàng năm, tổng sản lượng của vanillin trên toàn thế giới vượt 12 nghìn tấn. 199

Sách không bán – liên hệ [email protected] 4.7. Dẫn xuất axít arylcacbonoic 4.7.1. Axít phenylaxetic và xinamic và các ête của chúng có mùi thơm mật ong-balsam. Balsam cánh kiến trắng (an tức hương) Axít phenylaxetic (1) với nồng độ nhỏ có hương thơm mật ong với tông mùi hương hoa. Cùng với este của nó, có hương thơm mật ong–phong tín tử, axít này có trong thành phần của nhiều loại thực phẩm và mỹ phẩm. Nó tồn tại trong một loạt các sản phẩm tự nhiên – trong mật ong, thuốc lá và các tinh dầu. Trong quá trình sản xuất loại axít này có sử dụng phương pháp thủy phân nitril (2). Phương pháp khác dựa trên cơ sở etoxycacbonyl hóa clorobenzen với sự có mặt của chất nhận anoin clo và tiếp theo là quá trình thủy phân trong môi trường axít este trung gian (3): Axít 3-phenylpropenoic (axít xinamic) (7) nhờ có các đặc tính kháng khuẩn và không có độc tính đã được cho phép sử dụng với vai trò là chất bảo quản thực phẩm. Trên cơ sở của hợp chất này cũng đã tổng hợp nhiều este thơm. Axít xinamic được sản xuất theo phản ứng Perkin – đun nóng benzandehit (4) với axetanhiđrit hay là bằng phương pháp trùng ngưng (có gia nhiệt) diclorometylbenzen (5) với natri axetat. Bên cạnh đó, nó còn được tổng hợp từng phần từ benzandehit qua benzalaxeton (6), bị ôxy hóa thành axít (7) bằng axít HClO: 200