Thymoquinonelà hợp chất được chiết xuất từ hạt cỏ đen, có công thức hóa học C10H12O2. Ở nhiệt độ phòng, nó là chất lỏng nhờn màu vàng nhạt có mùi khó chịu độc đáo. Khó tan trong nước, dễ tan trong các dung môi hữu cơ như etanol, ete. Có mùi khó chịu độc đáo. Khó hòa tan trong nước, nhưng có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ như ethanol, ether và cloroform. Nó có tác dụng ức chế đối với nhiều loại vi khuẩn khác nhau, bao gồm cả vi khuẩn gram dương và gram âm. Hợp chất này có tác dụng kháng khuẩn bằng cách can thiệp vào quá trình trao đổi chất của vi khuẩn hoặc làm hỏng thành tế bào vi khuẩn. Nó cũng đã được nghiên cứu để sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc răng miệng, như nước súc miệng, kem đánh răng, v.v. Nó có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong khoang miệng và làm giảm sự xuất hiện của các bệnh về răng miệng như loét miệng và viêm nướu.
(Liên kết sản phẩm: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/additive/thymoquinone-powder-cas-490-91-5.html)
Phương pháp này bao gồm quá trình tổng hợp Thimoquinone thông qua các phản ứng gồm nhiều bước bắt đầu từ 6-oxo isophorone. Phương pháp này có ưu điểm là vận hành đơn giản, dễ dàng có được nguyên liệu thô và độ tinh khiết của sản phẩm cao.
Các bước tổng hợp:
1. Khử nước trong quá trình ngưng tụ aldol
Sử dụng axeton và formaldehyde làm nguyên liệu, phản ứng ngưng tụ aldol xảy ra trong điều kiện kiềm yếu (như NH4OH, NaOH, v.v.), tạo ra - Butenone không bão hòa. Phương trình hóa học chính của bước này như sau:
R-CHO+CH3-CO-R '→ R-CH=CH-R'+H2O
2. 1,2-Phản ứng cộng nucleophil
Áp dụng kết quả thu được ở bước trước - Xeton butene chưa bão hòa trải qua phản ứng cộng nucleophilic 1,2- với axetylen trong điều kiện axit (như HCl, H2SO4, v.v.) để tạo ra rượu bậc ba hexacarbyne. Phương trình hóa học tương ứng như sau:
R-CH=CH-R '+HC ≡ CH → R-CH (OH) - CH2-C ≡ CH
3. Phản ứng sắp xếp lại thứ tự
Dưới tác dụng của axit sulfuric, rượu bậc ba hexaacetylene trải qua phản ứng sắp xếp lại để tạo ra hợp chất mục tiêu. Phương trình hóa học của bước này như sau:
R-CH (OH) - CH2-C ≡ CH+H2SO4 → RC (OH)=C (OH) - C ≡ CH
4. Bảo vệ nhóm hydroxyl
Để đảm bảo rằng các nhóm hydroxyl không bị phản ứng trong các bước tiếp theo, chúng tôi sử dụng quá trình este hóa hoặc ete hóa để bảo vệ các nhóm hydroxyl. Các chất bảo vệ thông thường bao gồm axit formic, metanol, etyl axetat, v.v. Phương trình hóa học tương ứng như sau:
RC (OH)=C (OH) - C ≡ CH+R'OH → RC (OR ')=C (OR') - C ≡ CH+H2O
5. Phản ứng với 6-oxo isophorone
Phản ứng sản phẩm thu được ở bước trước với 6-oxo isophorone trong điều kiện axit yếu hoặc bazơ yếu để tạo thành chất trung gian Thimoquinone. Phương trình hóa học tương ứng như sau:
RC (HOẶC ')=C (HOẶC') - C ≡ CH+6-OC (R ")=O → RC (HOẶC ')=C (HOẶC' ) - C (R")=O+R'COOH/R "COOH
6. Phản ứng Wittig song phương
Dưới tác dụng của các bazơ mạnh (như NaOH, KOH, v.v.), phản ứng Wittig song phương được thực hiện trên chất trung gian để cuối cùng tổng hợp thymoquinone. Phương trình hóa học của bước này như sau:
RC (OR')=C (OR') - C (R")=O+Ph3P=CHCOOEt → Ph3P=CR'- CH (OR') =CR'COOH+Ph3P=O+EtOH
7. Sau xử lý và thanh lọc
Bằng phương pháp chiết xuất, chưng cất và kết tinh lại, sản phẩm được tinh chế để thu được Thymoquinone có độ tinh khiết cao. Các phương pháp xử lý hậu kỳ cụ thể có thể được lựa chọn theo nhu cầu thực tế.
BASF đã áp dụng một phương pháp tổng hợp độc đáo để điều chế Thimoquinone, bao gồm việc bảo vệ các nhóm hydroxyl, chuyển đổi bằng 6-oxo isophorone và sắp xếp lại trong quá trình chuyển đổi.
Các bước tổng hợp:
1. Bảo vệ hydroxyl
Đầu tiên, bảo vệ nhóm hydroxyl của rượu tert hexaacetylene trung gian, các chất bảo vệ thường được sử dụng bao gồm thuốc thử ester hóa hoặc ether hóa. Ví dụ, axit formic, metanol hoặc etyl axetat có thể được sử dụng để bảo vệ. Phương trình hóa học tương ứng như sau:
R-CH (OH) - CH2-C ≡ CH+R'OH → R-CH (OR ') - CH2-C ≡ CH+H2O
2. Phản ứng với 6-oxo isophorone
Phản ứng nhóm hydroxyl được bảo vệ với 6-oxo isophorone trong các điều kiện cụ thể. Mục đích của bước này là kết nối 6-oxo isophorone với rượu hexaacetylene tert trong khi vẫn duy trì trạng thái bảo vệ của nhóm hydroxyl. Phương trình hóa học tương ứng như sau:
R-CH (HOẶC ') - CH2-C ≡ CH+6-OC (R ")=O → R-CH (OR')=C (HOẶC" ) - C (R ")=O+R'COOH/R" COOH
3. Sắp xếp lại trong quá trình chuyển đổi
Trong quá trình phản ứng, các chất trung gian có thể trải qua các phản ứng sắp xếp lại, chủ yếu đạt được thông qua các phản ứng nội phân tử hoặc tương tác với các nhóm chức năng khác. Phương pháp sắp xếp lại cụ thể phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và cấu trúc của chất trung gian. Các phương trình hóa học được sắp xếp lại có thể phức tạp hơn và cần phải viết theo tình huống thực tế.
4. Loại bỏ lớp bảo vệ và tách sản phẩm
Cuối cùng, nhóm hydroxyl được bảo vệ trước đó sẽ bị loại bỏ trong các điều kiện cụ thể để thu được sản phẩm mục tiêu là Thimoquinone. Bước này có thể được khử bảo vệ thông qua các phương pháp như thủy phân, khử hoặc xúc tác axit/bazơ và phương pháp cụ thể cần được lựa chọn dựa trên nhóm bảo vệ thực tế. Sau khi khử bảo vệ, Thimoquinone có thể được tách ra và tinh chế để thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao.
Con đường tổng hợp astaxanthin chính ở Trung Quốc là - Sử dụng xeton tím làm nguyên liệu thô, astaxanthin cuối cùng được tổng hợp thông qua một loạt các phản ứng hóa học. Phương pháp này có ưu điểm là dễ dàng có được nguyên liệu thô, điều kiện phản ứng nhẹ và độ tinh khiết của sản phẩm cao.
Các bước tổng hợp:
1. Xử lý bằng axit m-chloroperoxybenzoic
Đầu tiên, tích hợp - Xeton tím phản ứng với axit m-chloroperoxybenzoic và trải qua quá trình oxy hóa thành - Một nhóm hydroxyl được đưa vào chuỗi bên của xeton tím để tạo thành chất trung gian. Mục đích của bước này là cung cấp các nhóm chức năng cần thiết cho các phản ứng hóa học tiếp theo. Phương trình hóa học như sau:
(CH3) 2C=CHCH2CH2CHO+(COCl) 2 (CCl4) → (CH3) 2C=CHCH2CH2COOH+(COCl) 2 (COOH)
2. Chuyển đổi trung gian
Chất trung gian được tạo ra trải qua một loạt các quá trình biến đổi, chẳng hạn như este hóa, thủy phân, v.v., với mục đích biến đổi chất trung gian thành dạng dễ thực hiện các phản ứng tiếp theo hơn. Các bước cụ thể và phương trình hóa học của các quá trình biến đổi này cần được viết theo tình hình thực tế.
3. Sắp xếp lại axit
Dưới tác dụng của axit hydrobromic, chất trung gian trải qua phản ứng sắp xếp lại axit hóa. Mục đích của bước này là điều chỉnh thêm cấu trúc phân tử thông qua các phản ứng sắp xếp lại, chuẩn bị cho các phản ứng tiếp theo. Các phương trình hóa học cụ thể cần được viết theo tình hình thực tế.
4. Tương tác với triphenylphosphine
Chất trung gian phản ứng với triphenylphosphine để tạo ra muối photphonium bậc bốn triphenyl pentadecane. Mục đích của bước này là giới thiệu các nhóm chức cụ thể thông qua phản ứng với triphenylphosphine, để chuẩn bị cho các phản ứng tiếp theo. Các phương trình hóa học cụ thể cần được viết theo tình hình thực tế.
5. Phản ứng Wittig hai chiều
Cuối cùng, muối photphonium bậc bốn được chuyển thành astaxanthin thông qua phản ứng Wittig hai chiều. Chìa khóa của bước này là đảm bảo phản ứng Wittig diễn ra suôn sẻ và đạt hiệu suất cao. Các phương trình hóa học cụ thể cần được viết theo tình hình thực tế.