SKKN một số vấn đề về hợp CHẤT TECPEN TECPENOIT TRONG GIẢNG dạy bồi DƯỠNG HS GIỎI THPT

Tên sáng kiến kinh nghiệm : ‘MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HỢP CHẤT TECPEN & TECPENOIT TRONG GIẢNG DẠY & BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CẤP THPT’ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tecpen & Tecpenoit là nhóm hợp chất thi

TRUNG TÂM HỌC LIỆU HÓA HỌC TRỰC TUYẾN CHỌN LỌC-ĐẦY ĐỦ-CHẤT LƯỢNG

http://HOAHOC.edu.vn ─ http://LUUHUYNHVANLONG.com

“Học Hóa bằng sự đam mê”

Thầy LƯU HUỲNH VẠN LONG

(Giảng viên Trường ĐH Thủ Dầu Một – Bình Dương)

TUYỂN CHỌN VÀ GIỚI THIỆU

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐẠT GIẢI CÁC CẤP MÔN

HÓA HỌC THPT

KHÔNG tức giận vì muốn biết thì KHÔNG gợi mở cho

KHÔNG bực vì KHÔNG hiểu rõ được thì KHÔNG bày vẽ cho

Khổng Tử

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Đơn vị …Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM (chuyên đề chuyên sâu) MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HỢP CHẤT TECPEN & TECPENOIT TRONG GIẢNG DẠY & BỒI DƯỠNG

HỌC SINH GIỎI CẤP THPT

Người thực hiện: GV Nguyễn Minh Thư

Lĩnh vực nghiên cứu:

Quản lý giáo dục  Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa  Phương pháp giáo dục 

Lĩnh vực khác: 

Có đính kèm:

 Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác

Năm học: 2014 - 2015

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên: Nguyễn Minh Thư

2 Ngày tháng năm sinh: 30 – 10 - 1974

8 Đơn vị công tác: THPT chuyên Lương Thế Vinh

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sỹ

- Năm nhận bằng: 2001

- Chuyên ngành đào tạo: hóa hữu cơ

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Hóa

Số năm có kinh nghiệm: 14

- Các sáng kiến kinh nghiệm (chuyên đề) đã có trong 5 năm gần đây:

 Ăn mòn kim loại

 1 số hiệu ứng hóa học trong hóa học hữu cơ

 Một số vấn đề quan trọng về đại cương hóa hữu cơ và các hợp chất H-C

 Sử dụng hiệu quả phương pháp thảo luận nhóm trong giảng dạy hóa học

 Một số vấn đề về liên kết hóa học

Tên sáng kiến kinh nghiệm : ‘MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HỢP CHẤT TECPEN & TECPENOIT

TRONG GIẢNG DẠY & BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CẤP THPT’

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Tecpen & Tecpenoit là nhóm hợp chất thiên nhiên quan trọng, có ý nghĩa rất lớn về mặt ứng dụng thực tế, hoặc trực tiếp, hoặc dùng để bán tổng hợp các hợp chất hữu cơ quan trọng khác.Trong chương trình hóa nâng cao của BGD có đề cập đến kiến thức hợp chất tecpen nhưng rất ít, tuy nhiên

để bồi dưỡng cho HSG hóa học thì nhóm hợp chất này khá quan trọng

Xuất phát từ vấn đề thực tiễn, Tôi nhận thấy việc viết 1 chuyên đề chuyên sâu về hợp chất Tecpen

& Tecpenoit là vô cùng cần thiết, vừa làm tài liệu để học sinh chuyên hóa tham khảo & học tập, vừa làm tư liệu cho giáo viên dạy chuyên hóa hữu cơ

I NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Chuyên đề gồm 2 phần:

Phần I: Lý thuyết về hợp chất tecpen & tecpenoit: Giới thiệu, phân loại, tính chất, ứng dụng của các

hợp chất tecpen & tecpenoit

Phần II: Bài tập vận dụng về các vấn đề liên quan đến nội dung lý thuyết dùng để bồi dưỡng HSG

II TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 HÓA HỮU CƠ – HỢP CHẤT ĐƠN CHỨC & ĐA CHỨC, TẬP 2 ,PGS.TS Trương Thế Kỉ,

Nhà xuất bản Y học , 2006

2 GIÁO TRÌNH CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC, TS Phan

Quốc Kinh, NXB Giáo dục Việt nam, 2011

3 HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN DÙNG LÀM THUỐC, GSTS Nguyễn Văn Đán, Nhà xuất bản Y

học , 2012

4 TUYỂN TẬP OLYMPIC 30-4 NĂM 2012, 2013, NXG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

5 ORGANIC CHEMISTRY , Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren & Peter

Wothers, Mc Graw-Hill, 2012

6 TERPENENS, Eberhard Breitmaier, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim ,

2006

7 CHEMISTRY OF NATURAL PRODUCTS, Sujata V Bhat, Bhimsen A Nagasampagi,

Meenakshi Sivakumar , Springer Berlin, First Edition - 2005

NGƯỜI THỰC HIỆN

Nguyễn Minh Thư

BM03-TMSKKN

Tên sáng kiến kinh nghiệm: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HỢP CHẤT TECPEN & TECPENOIT

TRONG GIẢNG DẠY & BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CẤP THPT

Họ và tên tác giả: Nguyễn Minh Thư , Đơn vị (Tổ): Hóa

Lĩnh vực:

Phương pháp giáo dục  Lĩnh vực khác: 

1 Tính mới

2 Hiệu quả

- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao 

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả 

XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

(Ký tên, ghi rõ họ tên và đóng dấu)

BM04-NXĐGSKKN

LỜI MỞ ĐẦU

Các tecpen & tecpenoit là 1 nhóm lớn các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học, chứa nhiều trong thực vật, được sử dụng rộng rãi trong y học và đời sống Chúng là dẫn chất của các đơn vị isopren Cấu trúc hóa học có chứa các khung (C5)n và được phân loại như sau:

họ có nhiều cây chứa tinh dầu là: pinaceae, lauraceae, myrtaceae, lamiaceae, rutaceae, asteraceae,

umbelliferae, zingiberaceae, rosaceae

 Các secquitecpen, ditecpen, tritecpen có trong tinh dầu và nhựa của nhiều thực vật bậc cao

 Tetratecpen có trong những chất màu thực vật như các carotenoit

 Polytecpen là thành phần chính của cao su tự nhiên isopren

Chính vì do đặc điểm cấu tạo của chúng nên các tecpenoit có tác dụng làm thông mạch và làm tăng

độ đàn hồi của cơ tim và thành mạch

Tinh dầu được dùng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm

Mặt khác, hợp chất tecpen & tecpenoit là nhóm chất hữu cơ khá quan trọng trong việc bồi dưỡng HSG để tham gia các kì thi quốc gia, quốc tế…

Với những lí do đó, Tôi đã chọn đề tài với mong muốn cung cấp thêm tư liệu, kiến thức cho HS và các bạn đồng nghiệp quan tâm đến lĩnh vực này

Chuyên đề gồm 2 phần:

Phần 1: Tổng quan về hợp chất tecpen & tecpenoit

Phần 2: Bài tập vận dụng và hướng dẫn giải

Rất mong những ý kiến đóng góp của quý Thầy, Cô để chuyên đề được hoàn chỉnh hơn

A TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT TECPEN & TECPENOIT

Trong thiên nhiên, hợp chất terpen & tecpenoit có mặt ở khắp nơi , chủ yếu có trong các loại thực vật Chúng có vai trò quan trọng trong việc sinh sản của nhiều loại cây, vì phát ra mùi hương và dẫn

dụ côn trùng thụ phấn, tham gia vào các quá trình trao đổi chất như các vitamin, tác dụng như những tác nhân điều tiết và đóng vai trò bảo vệ như những chất kháng oxy hóa Con người sử dụng terpen & terpenoid dưới dạng các dịch chiết từ hoa, quả và các bộ phận khác của cây, chúng được biết đến như những tinh dầu, chất thơm của thực vật

Tecpen là những hidrocacbon không no, công thức chung (C5H8)n, được tạo bởi các đơn vị isopren liên kết với nhau ở dạng mạch hở hoặc vòng theo nguyên tắc cộng hợp “ đầu - đuôi” hoặc “ đuôi – đuôi”

Monotecpen Monotecpen vòng Secquitecpen Tritecpen 5 vòng

Tecpen có nhiều trong tinh dầu thảo mộc như: tinh dầu thông, sả, quế, chanh, cam, hoa hồng, cây

linh sam, bạc hà, cây long não, và các dẫn xuất của chúng (tecpenoit) được dùng làm hương liệu,

sản xuất thuốc chữa bệnh, dầu bôi trơn, thuốc trừ sâu, vv…

- Monotecpen không vòng ( có 3 liên kết đôi)

- Monotecpen 1 vòng ( có 2 liên kết đôi)

- Monotecpen 2 vòng ( có 1 liên kết đôi)

1 Monotecpen & Monotecpenoit không vòng

a Monotecpen không vòng

 Myrcen (7-metyl-3-metylenocta-1,6-dien)

 Ocimen (2, 6 –đimetylocta-1,5,7 – trien)

- Có trong tinh dầu cây Myrcia acris

- Là chất lỏng, t0s khoảng 166 – 168 0C

- Tính chất hóa học:

+ H2 (Ni, t0) → C10H22+ Phản ứng Diels – Alder

+ phản ứng oxi hóa → axeton + andehit fomic + xetodiandehit

Geraniol và Nerol là các đồng phân hình học

- Geraniol: là chất lỏng, nhiệt độ sôi 230C, có mùi hoa hồng, thơm dịu có trong dầu khuynh diệp

- Linalol có thể tìm thấy trong Cam, Quýt, Xoài, các loài thảo mộc khác như là Húng quế, Rau

mùi, cây Bu lô hay hoa Oải hương, có tác dụng giảm stress, ức chế các tế bào ung thư …

Geraniol, Nerol, Linalol, Citronellol là thành phần chủ yếu trong 1 số tinh dầu làm hương liệu :

hoa hồng, cam, chanh, sả…được sử dụng trong kỹ nghệ nước hoa, mỹ phẩm, dược phẩm

 Các anđehit của monotecpen không vòng:

Citral, Citronellal có nhiều trong tinh dầu sả, tinh dầu bạch đàn, màng tang…., có tính kháng

khuẩn, sát trùng, được sử dụng trong kỹ nghệ nước hoa, mỹ phẩm, dược phẩm

- Có trong tinh dầu lá húng quế

- Là chất lỏng, t0s khoảng 810C /30mmHg

- Tính chất hóa học:

+ H2 (Ni, t0) → C10H22+ Phản ứng Diels – Alder

+ phản ứng oxi hóa → anđehit pyruvic + andehit fomic + axit axetic + axit malonic

Tổng hợp Citral b

Tính chất của các monotecpenoit không vòng

- Sự đóng vòng xảy ra theo hướng tạo khung p- mentan

- Sự đóng vòng xảy ra theo hướng tạo vòng ionon

Tổng hợp α- ionon và β-ionon (α- ionon và β-ionon là thành phần quan trọng trong nhiều hương liệu và có trong thành phần cấu tạo của caroten và vitamin A)

2 Monotecpen & Monotecpenoit 1 vòng

a Monotecpen 1 vòng

 Các ancol no của monotecpen 1 vòng:

(3-hidroxi-p-mentan) (2-hidroxi-p-mentan) (1,8-dihidroxi-p-mentan)

Menthol

- Limonen có tính quang hoạt

- (+) Limonen có trong tinh dầu cam, chanh, (-) Limonen có trong tinh dầu bạc hà, (±) Limonen có trong tinh dầu thông

- Tính chất hóa học:

+ H2 (Ni, t0), Br2 , HCl, H2O

+ Phản ứng oxi hóa

Đồng phân của Menthol: Menthol có 3 C*, có 8 đồng phân quang học, 4 biến thể raxemic

Tính chất của nhóm OH: tham gia phản ứng este hóa và oxi hóa thành menthon

- Phản ứng este hóa phụ thuộc vào cấu hình nhóm OH Tốc độ phản ứng: menthol > iso

menthol > neoiso menthol> neo menthol

- Oxi hóa menthol , neo menthol → menthon (đồng phân trans); iso-menthol và

neoiso-menthol → menthon (đồng phân cis)

Trong công nghiệp, tinh dầu bạc hà được cho vào thành phần của các mỹ phẩm, giúp da mịn màng,

làm se lỗ chân lông và có trong thành phần 1 số thực phẩm

Cis – terpin -1,8

- Thành phần chủ yếu trong tinh dầu bạc hà

- Ở dạng kết tinh nóng chảy 340C

- Được chiết xuất từ tinh dầu bạc hà hoặc tổng hợp

- Ở dạng kết tinh không màu, không mùi Terpin.H2O có t0 nóng chảy 115-117 0C

- Có tác dụng long đàm, sát trùng hô hấp nên được dùng làm thuốc ho

Tính chất hóa học : dễ mất nước → α – terpineol hoặc eucaliptol, ngoài ra còn có β- terpineol và

 Ancol có 1 liên kết đôi của monotecpen 1 vòng

α – Terpineol β – Terpineol γ – Terpineol Terpineol -1 Terpineol -4 Piperitol

3 Monotecpen & Monotecpenoit 2 vòng

a Monotecpen 2 vòng

 Pinen: có 2 loại α- Pinen và β – Pinen

- Thành phần chủ yếu trong tinh dầu tràm, bạch đàn

- Có tác dụng sát trùng đường hô hấp

- Có trong tinh dầu giun

- Có tác dụng tẩy giun

(2,6,6 – trimetylbixiclo[3.1.1]hept-3-en) (6,6 – đimetylbixiclo [3.1.1]hept-2-en)

( α- Pinen) (2,3 – dibrompinan)

α- Pinen

(cis – tecpin -1,8)

α- Pinen pinenglycol Axit pionic axit pinic axit cis - norpinic

β – Pinen Axit Norpinic Norpinon

Tổng hợp α- Pinen :

- Pinen là thành phần chính của tinh dầu thông

- Điều chế: Nhựa thông + Na2CO3, chưng cất lôi cuốn hơi nước, sau đó chưng cất phân đoạn

- Tính chất hóa học:

+ Phản ứng cộng hợp : H2, Br2 , H2O, HCl…

+ phản ứng oxi hóa

b Monotecpenoit 2 vòng quan trọng:

 Camphor

(1,7,7- trimetylbixiclo [2.2.1] heptan-2-on)

(Dạng phẳng)

- Có trong tinh dầu long não

- Là chất rắn, kết tinh màu trắng hay trong suốt giống như sáp, mùi thơm hăng mạnh đặc trưng,

t0nc khoảng 1790C , có tính quang hoạt (1 cặp đối quang và 1 raxemic)

- Công dụng: làm các viên băng phiến để chống côn trùng làm hại quần áo, cũng như là chất khử

trùng, trong ướp thơm Trong dược phẩm, dùng để điều chế một số dạng thuốc mỡ chống ngứa ,

làm thuốc trợ tim, điều trị bong gân, sưng và viêm , trong thực phẩm (làm hương liệu trong các

(Dạng phẳng) Borneol (dạng lập thể) Iso - borneol (dạng lập thể)

Borneol trong cây Đại bi (Blumea balsamifera) dùng làm thuốc cảm cúm, chữa cảm mạo, ho, sốt

nóng, làm ra mồ hôi dưới dạng thuốc xông

 Axit camphosunfonic

Axit 10 – camphosunfonic Axit 8 - camphosunfonic

Nerolidol Farnesol Axit Farnesenic

Nerolidol là chất lỏng, t0s: 122 °C (252 °F; 395 K) ở 3 mmHg, có trong tinh dầu gừng, nhài,

cỏ chanh Dùng làm hương liệu trong mỹ phẩm, nước hoa, dược phẩm

- Farnesol có trong tinh dầu hoa hồng, cỏ chanh, là một hợp chất được chứng minh có đặc tính chống khối u và chống vi khuẩn , sử dụng trong các sản phẩm khử mùi, là thành phần chính để các loại rượu hoa quả có hương vị thơm ngon

2 Sesquitecpen 1 vòng

 Bisabolen (C 15 H 24 )

α- Bisabolen β – Bisabolen γ - Bisabolen

α- Bisabolen có trong tinh dầu nghệ, thìa là, gừng, lá hàm ếch

α- Eudesmol β- Eudesmol γ- Eudesmol Santonin

Các hợp chất secquitecpen lacton trong tinh dầu chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu do tác dụng độc tế bào, kháng ung thư, kháng trùng, diệt côn trùng và diệt nấm của chúng

- Helenalin được tìm thấy trong Arnica Montana và Arnica chamissonis foliosa hoạt

tính chống viêm và chống ung thư

- Vernolepin được phân lập từ trái cây sấy khô của Vernonia amygdalina Del có tính chất

chống tập kết tiểu cầu và cũng là một chất ức chế polymerase DNA không thể đảo ngược, do

đó có thể có khả năng kháng u

- Artemisinin trong cây thanh hao hoa vàng (Artemisia annua) đã được sử dụng để điều trị

nhiễm ký sinh trùng đường ruột, trĩ, chống viêm và làm thuốc chống sốt rét

III ĐITECPEN (C5H8)4 & SESQUIĐITECPENOIT ( 4 đơn vị isopren)

Có 2 loại: đitecpen không vòng và có vòng

1 Đitecpen & đitecpenoit không vòng

a Phytol (C20H40O) : là chất lỏng, t0s = 1450C/0,03 mmHg), là 1 phần cấu trúc của vitamin E

và K

(2E) – (7R, 11R)-3,7,11-tetrametyl -2-hexadecen-1-0l

Phương pháp tổng hợp: thủy phân clorophyl

(Vitamin K1)

(±)α- - Tocopherol (thuộc nhóm Vitamin E)

2 Đitecpen & đitecpenoit có vòng

Đitecpen 3 vòng đều có khung 1-metyl – 7 –isopropylphenantren đã hydro hóa

Trong phân tử có 1 C* nên có tính quang hoạt

 β- Caroten : ( t0nc 184 – 1850C) không có tính quang hoạt

Khi tiếp xúc không khí, β- Caroten bị oxi hóa và chuyển thành màu tím đặc trưng của vòng β- anion

 γ - Caroten : ( t0nc 176,50C) không có tính quang hoạt

b Licopen (C 40 H 56 ): màu cà chua, phân tử không có tính quang hoạt, không có vòng anion

2 Tetratecpenoit

a Vitamin A (C 20 H 30 O) : có nguồn gốc từ β - Caroten

Vitamin A 1 Vitamin A 2

Các caroten còn gọi là tiền sinh tố A

Từ Licopen (có trong quả cà chua) hình thành vitamin A theo sơ đồ sau:

VI POLITECPEN

a Cao su thiên nhiên (C5H8)n : poli isopren có cấu hình cis

Một số nhựa có thành phần giống cao su nhưng có cấu hình trans

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HỢP CHẤT TECPENOIT

Phương pháp hoá học:

- Sau khi tinh chế, hợp chất được xác định công thức phân tử bằng phương pháp kinh điển: phân tích nguyên tố hoá học và xác định khối lượng phân tử bằng phương pháp khối phổ

- Xác định các hằng số vật lí đặc trưng, tỉ trọng và nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, chỉ số khúc

xạ và năng suất quay cực Tính quang hoạt được xem như là một tính chất đặc trưng cho các phân

tử có cấu trúc bất đối xứng

- Các tính chất hoá học đặc trưng của các nhóm chức trong trong phân tử hợp chất nghiên cứu được thí nghiệm để xác định các nhóm chức OH, CHO, C =O, liên kết đôi,………

- Phương pháp oxi hoá giảm cấp là một công cụ hữu hiệu để xác định cấu trúc của terpenoid

- Trong một thời gian dài, độ khúc xạ phân tử liên quan đến khung mạch cacbon đã được tính toán dựa trên chỉ số khúc xạ để xác nhận các giả thuyết cấu trúc

- Sự tổng hợp toàn phần các tecpenoit cho phép khẳng định cấu trúc đã thiết lập

Phương pháp vật lý:

Sử dụng các phương pháp vật lý hiện đại, phổ tử ngoại, phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phổ khối cho phép xác định nhanh chóng các nhóm chức có trong hợp chất

-CH3 , điều này giúp việc xác định cấu trúc được chính xác, đồng thời các phương pháp này cũng cho phép phân biệt được các đồng phân lập thể

+ Phổ khối lượng MS thường xuyên được dùng để xác định cấu trúc của các tecpenoit Phương pháp này cho biết khối lượng phân tử và các mảnh phân tử của nó, điều này cho phép xác định công thức phân tử, bản chất các nhóm thế và vị trí tương đối của các liên kết đôi

+ Kết hợp cả 2 phương pháp sắc ký khí và phổ khối cho phép xác định thành phần hoá học các cấu

tử có trong hỗn hợp tinh dầu

+ Phương pháp nhiễu xạ tia X cho phép xác định chính xác cấu trúc và hoá lập thể của các hợp chất tecpenoit