Luận án tiến sĩ Hóa học: Tổng hợp pheromone côn trùng dạng alcohol chứa methyl liền kề và (Z)-alken-1-ol - Học viện Khoa học và Công nghệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NCS. LÊ VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ PHEROMONE CÔN TRÙNG DẠNG ALCOHOL CHỨA NHÓM METHYL LIỀN KỀ VÀ (Z)-ALKEN-1-OL LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Tp. HCM – Năm 2023 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- LÊ VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ PHEROMONE CÔN TRÙNG DẠNG ALCOHOL CHỨA NHÓM METHYL LIỀN KỀ VÀ (Z)-ALKEN-1-OL Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã sỗ: 9.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. ĐẶNG CHÍ HIỀN 2.

NGUYỄN CÔNG HÀO TP. HCM – 2023 luan an LỜI CẢM ƠN ----------- Trước hết, tôi xin cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án tiến sĩ. Tôi xin chân thành cảm ơn đến PGS. Đặng Chí Hiền và GS.

Nguyễn Công Hào và quý thầy cô Viện Công nghệ Hóa học đã truyền đạt kiến thức, hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Hồng Ửng, Khoa Nông nghiệp trường Đại học Trà Vinh đã tư vấn giúp tôi nhiều kiến thức giá trị khi thử nghiệm sinh học trên đồng ruộng. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, tất cả quý thầy cô Trường THPT Diệp Minh Châu đã nhiệt tình hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi cảm ơn các bạn sinh viên, các bạn học viên cao học, các bạn nghiên cứu sinh đã động viên, chia sẽ trong quá trình tôi thực hiện đề tài. Cảm ơn tất cả người thân trong gia đình đã luôn động viên tinh thần để giúp tôi hoàn thành luận án. Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2023 Nghiên cứu sinh Lê Văn Dũng luan an LỜI CAM ĐOAN Luận án Tiến sĩ Hóa học: “Nghiên cứu tổng hợp một số pheromone côn trùng dạng alcohol chứa nhóm methyl liền kề và (Z)-alken-1-ol” do tôi thực hiện, các số liệu, kết quả đều là trung thực. Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2023 Nghiên cứu sinh Lê Văn Dũng luan an MỤC LỤC MỤC LỤC -------------------------------------------------------------------------------------------- 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ---------------------------------------- 1 DANH MỤC CÁC BẢNG ------------------------------------------------------------------------- 3 DANH MỤC CÁC HÌNH -------------------------------------------------------------------------- 4 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ------------------------------------------------------------------------- 6 MỞ ĐẦU ---------------------------------------------------------------------------------------------- 8 CHƯƠNG 1.

Giới thiệu về pheromone. Định nghĩa pheromone. Đặc điểm và phân loại pheromone. Các dạng cấu trúc pheromone thường gặp.

Giới thiệu một số pheromone côn trùng ở Việt Nam. Bọ hà khoai lang. Sâu keo mùa thu. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

Tổng hợp một số hợp chất racemic của các alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề. Tổng hợp các hợp chất chứa một nối đôi (Z)-alken-1-ol. Nội dung nghiên cứu. Tổng hợp và thử nghiệm các alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề theo quy tắc Cram và xác định cấu trúc (tỷ lệ đồng phân cấu hình threo : erythro) bằng phổ NMR.

Tổng hợp một số pheromone côn trùng (Z)-alken-1-ol, ester của các (Z)-alken-1-ol và thử nghiệm chọn lọc trên đồng ruộng. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp xác định cấu trúc. Phương pháp xác định các hằng số vật lý.

Phương pháp tổng hợp các alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề theo quy tắc Cram. Phương pháp tổng hợp pheromone dạng (Z)-alken-1-ol và ester của nó. Hóa chất và thiết bị. Tinh chế các chất.

Quy trình tổng hợp các chất. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN--------------------------------------------------- 85 3. Tổng hợp pheromone của các alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề. Kết quả tổng hợp pheromone của các alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề bằng phản ứng Grignard theo quy tắc Cram và đánh giá tỷ lệ đồng phân cấu hình threo : erythro trong sản phẩm của các alcohol (a) và (b).

Phản ứng oxi hóa alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề thành ketone. Hoàn nguyên các ketone (1c-15c) bằng LiAlH4/ether. Tổng hợp các pheromone (Z)-alken-1-ol và ester. Kết quả tổng hợp n-bromoalkan-1-ol từ các diol.

Phương pháp khử alkyne thành (Z)-alkene mà không sử dụng hydrogen phân tử 96 3. Thử nghiệm sinh học. Kết quả thử nghiệm các pheromone alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề108 3. Kết quả thử nghiệm với các pheromone dạng (Z)-alken-1-ol.

116 KẾT LUẬN ---------------------------------------------------------------------------------------- 121 KIẾN NGHỊ --------------------------------------------------------------------------------------- 123 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ---------------------------------------- 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO ----------------------------------------------------------------------- 126 PHỤ LỤC ------------------------------------------------------------------------------------------ 141 luan an 1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT KÍ hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Ald Chemical shift Độ dịch chuyển hóa học Ac2O Acetic anhydride Cộng hưởng từ hạt nhân 13 C-NMR Carbon Nuclear Magnetic Resonance carbon -CH2- Methylene CDCl3 Deuterated chloroform (C6H5)3P Triphenylphosphine ChCl Choline choride CH3- Methyl C2H5- Ethyl C3H7- n-Propyl C4H9- n-Butyl C5H11- n-Pentyl C6H13- n-Hexyl C7H15- n-Heptyl C8H17- n-Octyl CH3- Methyl C2H5- Ethyl C3H7- n-Propyl d Tỷ trọng DMSO Dimethyl sulfoxide DEPT Distortionless Enhancement Phổ DEPT d Doublet Mũi đôi dd doublet of doublet Mũi đôi đôi DES Deep eutectic solvent Dung môi sâu DHP 3,4-Dihydropyran DMM Dimethoxymethane EtOAc Ethyl acetate EtOH Ethanol luan an 2 EO Ethylen oxide (E) Entgegen Khác bên GC-MS Gas Chromatography-Mass Spectrometry Cộng hưởng từ hạt nhân 1 H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance proton h Hour Giờ IBX 2-Iodoxybenzoic acid J Coupling constant Hằng số ghép  Micro MW Microwave Lò vi sóng MeOH Methanol m Multiplet Mũi đa n-BuLi n-Butyllithium NT Nghiệm thức Nu: Nucleophile OAc Acetate ppm Part per million Phần triệu pTSA p-Toluenesulfonide acid Py Pyridine PdNPs Palladium nanoparticles PEG Poly(ethylene glycol) Pd(dba)2 Bis(dibenzylideneacetone)palladium (0) PCC Pyridinium chlorochromate PPTS Pyridinium p-toluenesulfonate s Singlet Mũi đơn SKL Sùng khoai lang t Triplet Mũi ba THF Tetrahydrofuran THP Tetrahydropyran TLC Thin liquid chromatography (Z) Zusamment Cùng bên luan an 3 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Khảo sát tỷ lệ đồng phân threo:erythro các alcohol (a) và (b). Khảo sát điều kiện phản ứng oxi hóa alcohol bằng IBX. Khảo sát tỉ lệ đồng phân threo:erythro các alcohol (d).

Khảo sát các điều kiện các phản ứng khử 3-hexyn-1-yl tetrahydropyran-2- yl ether (1) thành (Z)-3-hexen-1-yl tetrahydropyran-2-yl ether (2). Các nghiệm thức khảo sát hiệu quả dẫn dụ của pheromone giới tính ở các liều lượng/ bẫy khác nhau đối với bọ hà khoai lang trên đồng ruộng. Khảo sát hiệu quả dẫn dụ của pheromone giới tính theo thời gian đối với bọ hà khoai lang. Các nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng độ cao đặt bẫy đối với khả năng dẫn dụ bọ hà khoai lang ở ngoài đồng.

Các nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng kiểu vật liệu bẫy đối với khả năng dẫn dụ bọ hà khoai lang trên ruộng khoai lang. Độ dời hóa học H và C ở -CHOH của các alcohol 1a-15a. Độ dời hóa học H và C ở -CHOH của các alcohol 1b-15b. Kết quả tỷ lệ các đồng phân threo : erythro của các alcohol 1a-15a và 1b- 15b.

Kết quả khảo sát phản ứng oxi hóa (±)-4-methyl-5-nonanol (10a) bằng IBX. Kết quả độ dời hóa học của H ở -CHOH và tỷ lệ các đổng phân threo : erythro của các alcohol 1d-15d. Kết quả khảo sát tổng hợp n-bromoalkan-1ol từ các diol. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của các hệ xúc tác palladium đến phản ứng khử 3-hexyn-1-yl tetrahydropyran-2-yl ether.

Kết quả thử nghiệm ban đầu của các alcohol 1b-15b và ketone 1c-15c. Kết quả ảnh hưởng kiểu vật liệu chế tạo bẫy lên sự hấp dẫn của pheromone. 120 luan an 4 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Mô tả phương thức giao tiếp của hai cá thể cùng loài.

Đuông dừa trưởng thành. Bọ hà khoai lang. Sâu keo mùa thu. Phản ứng cộng của cơ magnesium vào hợp chất aldehyde.

Bẫy đuông dừa. Địa điểm và phương pháp đặt bẫy đuông dừa. Bẫy bọ hà khoai lang. Mồi nhử bọ hà khoai lang.

Địa điểm và phương pháp đặt bẫy pheromone. Tỉ lệ các hỗn hợp đồng phân threo : erythro trong alcohol (15a), (15b). Có chế ion hydride cộng vào nhóm carbonyl. Cơ chế khử alkyne thành cis-alkene với hệ xúc tác Pd(dba)2/KOH/DMF.

Hai proton của H ở -CH=CH- trên phổ 1H NMR của (Z)-3-hexen-1-yl tetrahydropyran-2-yl ether. Hai proton của H tại -CH=CH- trên phổ 1H NMR của (Z)-3-hexen-1-ol. Hai proton của H tại -CH=CH- trên phổ 1H NMR của (Z)-3-dodecen-1-ol. Bốn proton HA, HB, HC, HD của hợp chất (11C).

Hằng số ghép cặp hai proton HA, HB của hợp chất (11C). Hằng số ghép cặp hai proton HC, HD của hợp chất (11C). Trung bình số côn trùng vào bẫy của các NT1 đến NT3. Số lượng côn trùng vào bẫy của các NT4 đến NT7.

Trung bình số đuông dừa vào bẫy của hợp chất (4a), (4c), (5c), (10a), (10b), (11a), (11b), (11c) và tổ hợp (11a + 11c), (11b + 11c). Kết quả thử nghiệm bọ hà khoai lang ở các liều lượng khác nhau. Kết quả khảo sát bẫy mồi nhử bọ hà khoai lang theo thời gian. 118 luan an 5 Hình 3.

Bọ hà khoai lang được bắt từ các bẫy. Kết quả khảo sát ảnh hưởng độ cao đến khả năng bẫy bắt bọ hà khoai lang. 119 luan an 6 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1. Tổng hợp ()-4-methyl-5-nonanol và ()-4-methyl-5-nonanone.

Tổng hợp ()-4-methyl-5-nonanol của N. Tổng hợp pheromone sâu tơ qua trung gian acetylenic. Tổng hợp pheromone của sâu tơ từ 11-undecylenic acid. Tổng hợp pheromone của sâu tơ từ cis-2-butene-1,4-diol.

Tổng hợp pheromone sâu tơ 11-bromoundecan-1-ol và pentanal. Tổng hợp pheromone bọ hà khoai lang từ ethylene oxide và 1-decyne. Tổng hợp (Z)-3-dodecenyl (E)-2-butenoate từ oleic acid. Tổng hợp (Z)-3-dodecenyl (E)-butenoate từ 3-butyn-1-ol.

Tổng hợp (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate từ 3-butyn-1-ol. Tổng hợp pheromone của Spodoptera frugiperda. Tổng hợp (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate từ 1,6-hexandiol. Tổng hợp 4-methyl-3-hexanone (2) và ()-4-methyl-3-hexanol.

Tổng hợp ()-4-methyl-3-heptanol (2) và 4-methyl-3-hexanone. Tổng hợp (2S,3R)-2-(2Z,5Z-octadienyl)-3-nonyloxirane. Tổng hợp (Z)-7-tetradecenyl acetate từ cis-2-butene-1,4-diol. Tổng hợp (3Z,6Z,9Z)-1,3,6,9-nonadecatetraene và (E,Z,Z)-1,3,6,9- nonadecatetraene từ hexadeca-3,6-diyn-1-ol.

Tổng hợp pheromone của Cylas formicarius từ 1-decyne. Tổng hợp pheromone giới tính của Chilo suppressalis. Sơ đồ tổng hợp ngược các alcohol bậc 2 chứa nhóm methyl liền kề. Phân tích tổng hợp ngược các pheromone dạng (Z)-alken-1-ol và ester của nó.

Tổng hợp các alcohol (a) và (b). Tổng hợp các alcohol (d). Tổng hợp các alcohol bậc 2 chứa nhóm thế methyl liền kề. Tổng hợp pheromone giới tính của bọ xít muỗi Helopeltis theivora.

Tổng hợp thành phần pheromone giới tính sâu tơ Plutella xylostella. Tổng hợp pheromone giới tính bọ hà khoai lang. Tổng hợp các pheromone trên dạng (Z)-alken-1-ol và ester. Tổng hợp các ketone (c).

Hoàn nguyên các ketone bằng LiAlH4/(C2H5)2O. Tổng hợp các n-bromoalkan-1-ol từ các diol. Tổng hợp 2-((n-bromoalkyl)oxy)tetrahydro-2H-pyran. Tổng hợp các alkyn-1-yl tetrahydropyran-2-yl ether.