ĐỘC TÍNH CÁC HYDROCACBON DỊ VÒNG VÀ CÁC SẢN PHẨM NHIỆT PHÂN

BÀI TIỂU LUẬN Đề tài “ĐỘC TÍNH CÁC HYDROCACBON DỊ VÒNG VÀ CÁC SẢN PHẨM NHIỆT PHÂN” MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 5 LỜI MỞ ĐẦU 6 I Giới thiệu chung về hợp chất hydrocacbon dị vòng và sản phẩm nhiệt phân 8 1 Hợp chất hydrocacbon dị vòng 8 1 1 Định nghĩa và cấu tạo 8 1 2 Phân loại 9 1 3 Tên gọi và phương pháp điều chế hợp chất dị vòng 13 1 4 Tính chất chung của các loại hydrocacbon dị vòng 15 2 Các sản phẩm nhiệt phân 17 2 1 Định nghĩa phản ứng nhiệt p.

BÀI TIỂU LUẬN

Đề tài: “ĐỘC TÍNH CÁC HYDROCACBON DỊ VÒNG

VÀ CÁC SẢN PHẨM NHIỆT PHÂN”

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 5

LỜI MỞ ĐẦU 6

I.Giới thiệu chung về hợp chất hydrocacbon dị vòng và sản phẩm nhiệt phân 8

1.Hợp chất hydrocacbon dị vòng 8

1.1.Định nghĩa và cấu tạo 8

1.2.Phân loại 9

1.3.Tên gọi và phương pháp điều chế hợp chất dị vòng 13

1.4.Tính chất chung của các loại hydrocacbon dị vòng 15

2.Các sản phẩm nhiệt phân 17

2.1.Định nghĩa phản ứng nhiệt phân 17

2.2.Các phản ứng thường xảy ra 17

2.3.Các sản phẩm của quá trình nhiệt phân 21

II Độc tính hợp chất hydrocacbon dị vòng 22

1.Pyrole, Thiophene, furan 22

1.1.Đặc điểm cấu trúc 22

1.2.Cấu trúc vật lí 22

1.3.Tính chất hóa học 22

1.4.Độc tính của các dẫn xuất của furan (polychlorinated dibenzofurans, PCDFs) 25

2.Pyridine 30

2.1.Cấu tạo và tính chất hóa học 30

2.2.Khả năng tác dụng độc 31

2.3 Quá trình xâm nhập-phân phối-trao đổi-đào thải trong cơ thể 32

2.4.Cơ chế tác dụng độc 33

3.Benzopyrrole, Benzofuran, benzothiophene 34

3.1.Cấu tạo và tính chất 34

3.2.Khả năng tích lũy và phóng đại chất độc Benzopyrrole, Benzofuran, benzothiophene trong cơ thể 37

3.3.Khả năng tác dụng độc của hợp chất Benzopyrrole, Benzofuran, benzothiophene trong cơ thể 37

3.4.Quá trình xâm nhập-phân phối-trao đổi đào thải trong cơ thể 38

3.5.Cơ chế tác dụng độc-giải thích cơ chế 38

4.Cách phòng trị độc 40

III.Độc tính các sản phẩm nhiệt phân 41

1.Giới thiệu quá trình nhiệt phân 41

2.Các sản phẩm nhiệt phân và độc tính 42

2.1.Độc tính gốc tự do 43

2.2.Độc tính các khí độc 44

3.Cách phòng trị độc 46

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1.1: Công thức cấu tạo của các hợp chất không phải hợp chất dị vòng …… 11

Hình 1.2.1: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng khác cạnh……….… 12

Hình 1.2.3: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng 5 cạnh 2 dị tố ………… … 12

Hình 1.2.4: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng 5 cạnh 3 dị tố ………… … 13

Hình 1.2.5: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng có số dị tự khác nhau …… 13

Hình 1.2.6: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng đơn và đa vòng ………… …13

Hình 1.2.7: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng no, không no, thơm …………14

Hình 1.3.1: Tên gọi thông thường của các hợp chất dị vòng……….… 15

Hình 2.2.3: khử trùng hợp cắt mạch với poly metyl acrylat PMMA ……… 22

Hình 1.4.3.1: Cơ chế gây độc của PCDFs ……… 31

Hinh 2.1.1: Công thức cấu tạo của Pyridine ……… 32

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin cảm ơn Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm đã tạo điều kiện đểchúng em tiếp cận được môn học này Cảm ơn những chỉ dẫn tận tình từ cô Ths NguyễnThị Trang đã giúp chúng em tìm hiểu và biết được nhiều thông tin bổ ích từ đề tài Việctìm hiểu các chất độc hydrocacbon dị vòng và sản phẩm nhiệt phân của chúng thực sự làquan trọng và rất cần thiết nhất là đối với các kỹ sư công nghệ thực phẩm tương lai nhưchúng em Các chất độc này rất nguy hại khi được tích lũy quá nhiều gây ra rất nhiềubệnh đặc biệt nghiêm trọng khi người tiêu dùng sử dụng chúng nhiều hoặc thường xuyên.Các chất độc được đưa vào cơ thể con người theo thức ăn, trong quá trình chế biến sẽ gâyảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng Vậy, biết được tác dụng, khả năng gây độc củachúng từ thức ăn vào cơ thể con người sẽ giúp ta phòng ngừa, làm giảm và bảo vệ sứckhỏe tốt hơn Từ đó có biện pháp để đảm bảo vấn đề vệ sinh an toàn trong quy trình chếbiến thực phẩm

LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội càng phát triển, người ta càng mong muốn có sự cải thiện về sức khỏe vàcác điều kiện sống trong các khu vực ăn uống, nhà ở và đi lại Để đạt mục đích này,nhiều sản phẩm hóa học được sản xuất và sử dụng Với sự tiến bộ của khoa học côngnghệ, các sản phẩm thực phẩm được tạo ra rất nhiều và đa dạng Sự đa dạng về các sảnphẩm do nhiều yếu tố khác nhau tạo nên, nhưng quan trọng vẫn là về phương pháp chếbiến và phụ gia thêm vào Các phương pháp chế biến khác nhau sẽ làm thay đổi tính chấtcủa sản phẩm, và độc tố có thể sản sinh từ các phương pháp chế biến này Có thể nóiviệc các chất độc, mà ở đây là các chất độc từ hydrocacbon dị vòng và sản phẩm nhiệtphân của chúng được sản sinh từ các hàng hóa thực phẩm thu được từ trồng trọt, chănnuôi hoặc đánh bắt qua một loạt gia công và xử lý bằng các phương pháp lý học và hóahọc khác nhau Và sự ô nhiễm vốn có trong các sản phẩm thô có thể được gia tăng thêmtrong các quá trình xử lý nhiệt nghiêm khắc sẽ đi vào cơ thể con người gây ra các bệnhrất nghiêm trọng Ngoài ra, các quá trình đốt cháy tự sinh (hỏa hoạn) hoặc cần thiết chohoạt động của con người (sản xuất năng lượng công nghiệp, sưởi nóng trong nhà, khíthoát ra từ các phương tiện giao thồng, phá hủy rơm rạ sau khi thu hoạch ngũ cốc) đềulàm thoát ra các chất độc này vào khí quyển Sự ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễmcác cây cỏ càng mở rộng khi dưới ảnh hưởng của lượng mưa Người ta nhân thấy , cácthưc vật như ngũ cốc, khoai tây, xà lách ơ gần các khu công nghiệp lớn, dọc các đườngcao tốc thường bị ô nhiễm cao hơn 10 lần so với các thực vật này trồng ở vùng nông thôn(Hancock, 1970) Vậy là sự ô nhiễm các chất ưa béo này ở trong chuỗi thức ăn rồi đếncon người thường thông qua khâu tích tụ chúng ở trong mỡ các động vật ăn cây cỏ bịnhiễm Tuy nhiên, người ta cũng thấy tỷ lượng benzo(a)pyren đo được trong mô các độngvật và người là cực kỳ thấp và tiến triển rất ít trong quá trình sống của những cơ thể nàycũng như không thấy có trường hợp nào chất này được tích lũy cả Khả năng đi vào sữa,người ta phát hiện thấy ở thỏ và cừu cái nhưng chỉ chiếm 1/10000 lần liều lượng được ăn

vào Người ta cũng nhận thấy các sinh vật biển như sinh vật nổi, nhuyễn thể, cá, giáp xáccó thể bị nhiễm nặng nhưng sự tồn dư lại rất thấp Các chất tẩy rửa đạng anion có thể làmtăng độ hòa tan của các chất độc trong nước nên sẽ làm dễ dàng cho sự hấp thụ cũng nhưsự đi qua của chúng vào trong chuỗi thức ăn Như vậy, sự có mặt của các chất độc trongthực phẩm nguồn thực vật vể cơ bản là do sự ô nhiễm của môi trường, đặc biệt là môitrường không khí và môi trường đất Trong quả và rau, nồng độ hydrocacbon dị vòngphát hiện được thường phụ thuộc vào tỷ lệ diện tích/trọng lượng của thực phẩm, thời giantiếp xúc, sự gần gũi với nguồn gây nhiễm cũng như mức độ nhiễm trong không khí Cácchất độc này đã làm gây nên hàng loạt cuộc ngộ độc và ảnh hưởng rất nghiêm trọng đếnsức khỏe con người Do vậy, việc đi sâu tìm hiểu bản chất, cơ chế tác dụng và độc tính từhợp chất hydrocacbon dị vòng sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn và từ đó tìm ra cách phòngngừa độc tố để bảo vệ sức khỏe người dùng.

I.Giới thiệu chung về hợp chất hydrocacbon dị vòng và sản phẩm nhiệt phân

1.Hợp chất hydrocacbon dị vòng

1.1.Định nghĩa và cấu tạo

Hợp chất dị vòng là một trong những nhóm hợp chất được phân lập sớm nhất.Các hợp chất dị vòng được khám phá ra trong nữa thế kỉ XIX này hầu hết được phân lập

từ tự nhiên Nhiều năm sau đó, các phương pháp tổng hợp hữu cơ dần phát triển cho phéptổng hợp chúng trong phòng thí nghiệm Một vài hợp chất dị vòng được phát hiện lầnđầuđược liệt kê bên dưới, tuy nhiên cấu trúc của chúng đa phần được xác định nhiều nămsau đó:

 Uric acid (1776, bởi Scheele từ sỏi thận)

 Alloxan (1818, bởi Brunatelli bằng cách oxi hóa uric acid)

 Quinoline (1834, bởi Runge từ chưng cất nhựa than đá)

 Melamine (1834, bởi Liebig bằng còn đường tổng hợp)

 Pyridine (1849, bởi Anderson bằng cách nhiệt phân xương)

 Indole (1866, bởi Bayer bằng cách phân hủy indigo)

 Furan (1870, bằng con đường nhiệt phân rồi chưng cất gỗ và cellulose)

Vậy hợp chất dị vòng là gì? Theo IUPAC, hợp chất dị vòng là hợp chất vòng cóchứa từ hai nguyên tử trở lên tham gia cấu tạo nên vòng Nếu xét theo thuật ngữ này thìhợp chất dị vòng bao gồm hai loại là: hợp chất dị vòng vô cơ và hợp chất dị vòng hữu cơ.Hợp chất dị vòng vô cơ được biết đến nhiều nhất là borazine Hầu hết khi nhắc đến hợpchất dị vòng là nói đến hợp chất dị vòng hữu cơ Hợp chất dị vòng hữu cơ được địnhnghĩa là hợp chất mạch vòng, ngoài nguyên tử carbon còn có một hay nhiều nguyên tửphi carbon khác cấu tạo nên vòng Những nguyên tử phi carbon đó được gọi là dịnguyên tử hay dị tử Các dị nguyên tử phổ biến nhất thường gặp là nitrogen, kế đến làoxygen và lưu huỳnh Nhiều nguyên tố khác có thể tạo thành liên kết cộng hóa trị bềncũng được xem là dị nguyên tử như là: P, As, Sb (Antimony), Si, Se, Te, B, Ge Trongmột số ít trường hợp, thậm chí các nguyên tố kim loại như chì, thiếc cũng có khả năng

hình thành dị vòng Các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất là các hydrocarbon, các hợp chấtcủa cacbon và hydro Vào năm 1983, IUPAC ghi nhận 15 nguyên tố từ nhóm II đếnnhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn có khả năng tạo vòng với carbon.Và ở đề tài nàychỉ đề cập đến các loại hợp chất dị vòng hydrocacbon hữu cơ.

Nhưng trong thực tế, có một số hợp chất thỏa mãn định nghĩa trên nhưng khôngnằm trong danh sách những hợp chất dị vòng Ví dụ: etile oxit, anhydrit sucxinic, anhidrirphtalic, phtalimit,ɣ -lacton, các lactam vòng kín.Bởi các hợp chất này dễ bị phá vở vòng,không bền dưới tác dụng của nhiệt độ và tác nhân oxi hóa, hoàn toàn không thể hiện tínhthơm.Vì vậy, chúng chỉ được xem là các dẫn xuất của các chất tương tự tạo nên

Hình 1.1.1: Công thức cấu tạo của các hợp chất không phải hợp chất dị vòng

Vậy các hợp chất dị vòng được tìm hiểu trong bài tiểu luận này là các hợp chấthữu cơ là hydrocacbon, có tính bền tương đối dưới tác dụng của nhiệt và tác nhân oxihóa, và có tính thơm ở mức độ nhất định

1.2.Phân loại

Có nhiều cách khác nhau để phân loại hợp chất dị vòng:

 Theo kích thước của vòng ta có phổ biến nhất là: vòng ba, bốn, năm, sáu, bảycạnh (Phổ biến nhất là vòng 5, 6 cạnh)

Hình 1.2.1: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng khác cạnh

 Theo kiểu dị nguyên tố: phổ biến nhất là dị vòng 5 cạnh 1 dị tố chứa O (Furan), N(Pirol), S (Thiophene)

Hình 1.2.2: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng 5 cạnh 1 dị tố

Nếu ta thay thế một nhóm CH bằng một dị tố Nitơ thì sẽ có các dị vòng thơm 5 cạnhchứa 2 dị tố được gọi một cách tương ứng là: Oxazol và isoxazol, thiazol và isothiazol,pirazol và imidazol

Hình 1.2.3: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng 5 cạnh 2 dị tố

Các dị vòng thơm 5 cạnh chứa 1 dị tố oxi (hay lưu huỳnh) với 2 dị tố Nitơ được gọi làcác oxadiazol (hay thiadiazol)

Hình 1.2.4: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng 5 cạnh 3 dị tố

 Theo số dị tử: ta có vòng một, hai, ba, bốn dị tử

Hình 1.2.5: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng có số dị tự khác nhau

 Theo số vòng có hợp chất: đơn vòng, đa vòng (chủ yếu là các vòng ngưng tụ)

Hình 1.2.6: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng đơn và đa vòng

Khi một dị vòng ghép với một hoặc 2 vòng benzen ta có các hệ vòng kiểu hoặc đibenzo-.Ví dụ:

benzo- Theo mức độ bão hòa: dị vòng no, không no, thơm.

Hình 1.2.7: Công thức cấu tạo của các hợp chất dị vòng no, không no, thơm

Ngoài các dị vòng thơm 5 và 6 cạnh ở trên ra, cũng còn có một số dị vòng khôngthơm 3, 4 cạnh hoặc 7,8 cạnh chứa một hay nhiều dị tố Ví dụ:

Dị vòng no và chưa no về cơ bản tính chất hóa học của chúng tương tự như cácđồng đẳng mạch thẳng (ether, amine bậc 2, sulfide) nên không được xem là hợp chất dị 4vòng Nhìn chung, khi nhắc đến hóa học của dị vòng, người ta thường đề cập đến các hợpchất dị vòng thơm.

1.3.Tên gọi và phương pháp điều chế hợp chất dị vòng

Tên thông thường: Tên thông thường của hầu hết các dị vòng thơm năm cạnh tận

cùng bằng –ole, vòng thơm sáu cạnh tận cùng bằng –ine Các dị vòng không thơmnăm hay sáu cạnh đều thường tận cùng bằng –ine Một số tên thông thường của cáchợp chất đơn vòng phổ biến được trình bày bên dưới

Hình 1.3.1: Tên gọi thông thường của các hợp chất dị vòng Tên theo hệ thống Hantzsch-Widman: Ngoài tên thông thường được sử dụng

phổ biến, một cách hệ thống hơn, tên các dị vòng đơn còn được gọi theo danh pháp

Hantzsch-Widman với những qui tắc sau: Tên = Tiền tố + phần cơ sở + hậu tố.

Trong đó tiền tố cho biết tên của dị nguyên tử Phần cơ sở nói lên kích thước của vòngcòn hậu tố được tổ hợp với phần cơ sở phản ánh mức độ no không no của vòng

Bảng 1.3.1: Một số tiền tố phổ biến của hợp chất dị vòng

Dị nguyên tố Hóa trị Tiền tố (Prefix)

Phospha-Bảng 1.3.2: Phần cơ sở và hậu tố của hợp chất dị vòng

Trong hàng chục năm trước, nhiều phương pháp chung tổng hợp các hợp chất dịvòng đã dược đề xuất và nghiên cứu khá chi tiết Hiện nay chủ yếu có 3 phương pháptổng hợp nên các hợp chất này: Phương pháp cộng vòng thơm, phương pháp đồng phânhóa các liên kết, phương pháp ngưng tụ các enamine

Cách đánh số: Dị vòng có 1 dị tử thì đánh số 1 cho dị tố tiếp tục đánh ngược

chiều kim đồng hồ Quy tác này cũng được áp dụng đối với hệ vòng kiểu benzo gồm một

vòng benzen ghép với một dị vòng chứa một dị tố Dị vòng có nhiều dị tố thì đánh saocho tổng số chỉ các dị tố là nhỏ nhất ( nếu có nhiều dị tố khác nhau thì thứ tự ưu tiên là: O

> S > N > P) Dị vòng có nhiều dị tố cùng loại thì dùng các tiếp đầu ngữ di, tri, tetra đểchỉ số lượng các dị tố cùng loại

1.4.Tính chất chung của các loại hydrocacbon dị vòng

Đặc tính của Dị vòng: là đặc tính của hợp chất thơm

 Dị vòng bền vững với nhiệt và các tác nhân oxihóa

 Dị vòng 5,6 cạnh có hệ thống nối đôi liên hợp -> dễ phản ứng thế và khó phản ứngcộng

 Dị tố cũng tham gia vào hệ liên hợp bằng cách góp cặp e tự do vào hệ -> tính chấtcủa dị tố cũng giảm đi hoặc mất hẳn

Tính chất của dị tố:

 Dị vòng 6 cạnh: pyridin chỉ có 1e hóa trị của nitơ tham gia vào việc hình thành hệthống e kiểu benzoit (tính chất thơm gây ra bởi sự liên hợp giữa 5e của 5 cacbon với 1ecủa nitơ lai hóa sp2 tạo thành hệ liên hợp e π chung cho vòng) Cặp e tự do của nitơ vẫncòn nên pyridin vẫn còn nguyên tính bazơ

 Dị vòng 5 cạnhcó một dị tố (như pyrol) có cặp e tự do tham gia vào hệ thống thơmnên tính ba zơ của nitơ bị giảm hẳn và không còn rõ rệt nữa Thiofen thực tế không cótính bazơ, hoàn toàn không tạo muối Ngược lại pyrol có tính axit yếu(pKa=16,5) tạomuối với kim loại kiềm

 Dị vòng 5 cạnh có 2 dị tố (như imidazol) 2 nguyên tử N tham gia vào hệ thốngtheo 2 cách khác nhau, trong đó một dị tố vẫn còn nguyên cặp e tự do nên imidazolvẫncòn tính bazơ

Tính chất của nhân thơm:

 Phản ứng thế:

* Dị vòng 5 cạnh phản ứng thế electrofin ở C2 (Cα) vì ở cacbon này điện tích âm lớn hơn) vì ở cacbon này điện tích âm lớn hơnvà năng lượng của trạng thái chuyển tiếp thấp hơn so với vị trí β Phản ứng dễ hơnbenzen và không đòi hỏi phải có xúc tác mạnh.Ví dụ:

* Dị vòng 6 cạnhphản ứng thế electrofin ở C3 (Cα) vì ở cacbon này điện tích âm lớn hơn) trong những điều kiện cao hơn khi thếvào benzen, vì khi có axit cho proton dị vòng chuyển thành cation làm bị động hóa vòngthơm.Ví dụ:

Ngược lại, phản ứng thế nucleofin lại xảy ra ở vị trí C2 (Cα) vì ở cacbon này điện tích âm lớn hơn) và C4 (Cɣ) donguyên tử N hút e π của vòng thơm làm mật độ e của toàn vòng thơm bị giảm đi và giảmnhiều hơn ở vị trí α) vì ở cacbon này điện tích âm lớn hơn và ɣ

 Phản ứng cộng:

Các dị vòng không no đều dự phản ứng hidro hóa có xúc tác tạo ra các dị vòng no

2.Các sản phẩm nhiệt phân

2.1.Định nghĩa phản ứng nhiệt phân

Phản ứng nhiệt phân là phản ứng phân hủy phân tử một hợp chất thành nhiều phân

tử chất khác dưới tác dụng của nhiệt Hợp chất càng bền, bị phân hủy ở nhiệt độ cao

Tất cả hiđrocacbon khi đem nung nóng ở nhiệt độ cao (trên 1000o C) trong điềukiện cách ly không khí (cách ly O2, đậy nắp bình phản ứng) thì chúng đều bị nhiệt phântạo Cacbon (C) và Hiđro (H2)

2.2.Các phản ứng thường xảy ra

Quá trình nhiệt phân được thực hiện ở nhiệt độ cao Khi đó các đại phân tử sẽ bị

bẻ gãy thành các phần nhỏ hơn chứa hỗn hợp các hydrocacbon có giá trị (ở dạng khí,lỏng, rắn)

Quá trình nhiệt phân bao gồm việc bẻ gãy các liên kết và thường là quá trình thunhiệt, do đó việc đảm bảo nguồn cung nhiệt cho chất phản ứng là vấn đề cơ bản mấuchốt Quá trình oxy hóa giúp cung cấp nguồn nhiệt nội tại nhưng các sản phẩm nhiệt phânkhi đó sẽ bị lẫn các sản phẩm của quá trình oxy hóa hoặc sản phẩm của quá trình cháy

Các quá trình có thể xảy ra khi nhiệt phân

 Khử trùng hợp ngẫu nhiên:

Loại phản ứng phân cắt này có thể thấy điển hình ở poly etylen (PE) Do tất cả cácliên kết C-C có cùng chiều dài nên mạch polyme bị cắt ngẫu nhiên

Hình 2.2.1: Khử trùng hợp ngẫu nhiên

Do đó mạch hydrocacbon bị bẻ gãy ngẫu nhiên và sản phẩm tạo thành ở dạngankan, anken và gốc ankyl có kích thước nhỏ hơn Đây là cơ chế gốc tự do Liên kết đồnghóa trị giữa hai nguyên tử C bị phân cắt đồng ly để tạo thành các phần, mỗi phần mang 1electron Những phần mang số eletron lẻ được gọi là gốc tự do Khử trùng hợp ngẫunhiên cũng bao gồm quá trình hình thành các gốc tự do từ điểm nào đó trên mạchpolyme, tạo thành các phần nhỏ với chiều dài khác nhau

Quá trình này bao gồm việc khử các nhóm biên gắn với mạch chính của polyme Điềunày khiến cho mạch chính trở nên đa bất bão hòa Trong phản ứng niệt phân poly vinylclorua, sau khi khử Clo, mạch polyme trở thành mạch liên hợp

Hình 2.2.2 : khử nhóm biên

Mạch liên hợp gãy ngẫu nhiên ở liên kết C-C, dẫn đến sự tạo thành các chất cóvòng thơm như benzen, toluen, styren Phản ứng phân hủy PVC bắt đầu ở 250oC vớiphản ứng khử HCL Các polymer có cấu trúc tương tự nhau như poly vinyl axetat cũngdiễn ra phản ứng phân cắt dạng này, tạo thành mạch liên hợp các liên kết đôi

 Khử trùng hợp cắt mạch

Cơ chế này dẫn tới sự hình thành các monome Đây là cơ chế gốc tự do trong đópolyme bị phân hủy thành các monome-monome hình thành nên chính polyme đó

Hình 2.2.3: khử trùng hợp cắt mạch với poly metyl acrylat PMMA

Đầu tiên là phản ứng liên kết C-C của mạch chính tạo ra một phân tử nhỏ bão hòavà một gốc tự do trên mạch cacbon Gốc tự do này lan truyền khắp mạch polyme PMMAcó nhiều loại liên kết Do liên kết C-H và C=O có năng lượng phân tách liên kết C-C vàC-O là khả năng sánh nên liên kết C-C ở Cacbon bậc 4 bị tách ra nước, dẫn tới sự hình

thành các monome.

Các phản ứng thường xảy ra:

Ở nhiệt độ 300oC, một số chất chứa các liên kết carboxyl yếu bị phân hủy (gọi làphản ứng decarboxyl hóa): RCOOH→RH + CO2

Sự hình thành các gốc tự do như sau:

Các gốc tự do sinh ra sẽ kết hợp với các gốc hydro trong suốt quá trình nhiệt phântạo thành chất metaplast Ở nhiệt độ cao, các metaplast có phân tử lượng thấp sẽ bay hơivà ngưng tụ tạo chất lỏng chính là dầu nhiệt phân

Quá trình nhiệt phân hình thành than, dầu nhiệt phân và các sản phẩm khí CO,

CO2,CH4,H2,H2O chiếm đa phần trong các sản phẩm khí Các sản phẩm này được tạo ranhư sau:

Và sau đó có thể:

Nước được sinh ra do phản ứng:

2.3.Các sản phẩm của quá trình nhiệt phân

Nguyên liệu nhựa:

Quá trình nhiệt phân nhựa polyme sinh ra các chất khí (syngas), lỏng (tar) và chấtrắn(char) với hàm lượng biến đổi tương đối rộng Sản phẩm chính của quá trình nhiệtphân nhựa là các hydrocacbon lỏng (50-80%) Ngoài ra, còn có các sản phẩm dễ bay hơivà một phần cặn vẫn giữ nguyên, không bị biến đổi

Nguyên liệu gỗ:

Các chất cao phân tử sẽ được bẻ gãy thành các phân tử đơn lẻ Quá trình nhiệtphân xảy ra trong pha rắn, bản chất là phản ứng depolymer hóa

II Độc tính hợp chất hydrocacbon dị vòng

1.Pyrole, Thiophene, furan

1.1.Đặc điểm cấu trúc

Theo quan điểm của thuyết obitan phân tử thì các phân tử furan, pirole, thiopheneđược mô tả như một hệ thống cấu tạo phẳng với 4 nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa

sp2 và một dị tố nito, oxi hay lưu huỳnh

Cả 3 hợp chất trên đều có dien liên hợp, dựa vào độ dài liên kết trong dị vòng thơm vàkhông thơm, dựa vào đặc trưng về cấu tạo qua các phổ tử ngoại cho ta thấy các hợp chất

trên đều có tính thơm Tuy rằng về mức độ chúng nhỏ hơn Benzen, nhưng tính thơm của

3 dị vòng này cũng khác nhau, mà thứ tự có thể xếp như sau: Furan < Pirole < Thiophene.

1.2.Cấu trúc vật lí

Pirol là chất lỏng không màu Điểm sôi 130 ~ 1310C, khối lượng riêng: 0,9691(20,40C) Ít tan trong nước, dễ tan trong etanol, ete và các dung môi hữu cơ khác

Furan là chất lỏng không màu Có mùi đặc biệt Có gây mê và kích thích yếu, rất dễcháy Đường hô hấp có thể gây ra đau đầu, chóng mặt, buồn nôn và suy hô hấp Điểm sôi31,36°C

Thiophene là chất lỏng không màu Điểm nóng chảy -380C, nhiệt độ sôi 840C, khốilượng riêng 51g/cm3 So sánh nhiệt độ sôi: Furan < Thiophen< Pirol

1.3.Tính chất hóa học

Tính chất chung: Tính thơm.

 Dễ tham gia phản ứng thế ái điện tử

 Khó tham gia phản ứng cộng

 Khó bị oxi hoá

Tính chất dị tố: Tùy vào sự tham gia của electron p của dị tố vào hệ thống thơm nên

tính chất dị tố khác nhau

Nhóm pirol:

 Phản ứng SE xảy ra ở vị trí 2:

 SE khó xảy ra ở môi trường acid mạnh

 SE dễ xảy ra ở môi trường kiềm

 Phản ứng cộng:

Nhóm Furan:

 Tham gia phản ứng SE dễ hơn benzen, xảy ra ở vị trí 2

 Tránh các tác nhân acid mạnh do furan bị polime hóa

 Phản ứng cộng:

 Dị tố ít hoạt tính, tính bền vững hơn pyrol và furan

 Tham gia phản ứng SE dễ hơn benzen, xảy ra ở vị trí 2:

 Phản ứng cộng:

 Tính bền vững của nhân: Thiophen bền vững với tác nhân oxi hóa mạnh nhưKMnO4, Thiophen bị khử hóa mở vòng và giải phóng H2S

1.4 Độc tính của các dẫn xuất của furan (polychlorinated dibenzofurans,

PCDFs)

Dibenzofuran là một hợp chất hữu cơ có chứa hai vòng benzen hàn lại thànhmộtvòng furan tương ứng Polychlorinated dibenzofurans có ký hiệu là PCDFs (hay còn

gọi là furan) là 1 họ của các hợp chất hữu cơ khi một số hydro trong cấu trúcdibenzofuran thay thế nằng clo với số lượng clo có thể thay thế là từ 1 đến 8.Furan có

135 đồng phân bao gồm:4 monoCDFs,16 diCDFs,28 triCDFs,38 tetraCDFs,28pentaCDFs,16 hexanCDFs,4heptaCDFs và 1 octaCDF

1.4.1.Độc tính

PCDFs là một trong những hợp chất độc mà con người biết đến.Khi con người bịnhiễm độc PCDFs thì sẽ xuất hiện một số biểu hiện như: nôn mửa và tiêu chảy, thiếumáu (bệnh máu), nhiễm trùng thường xuyên các hiệu ứng khác trên hệ thống thầnkinh, và những thay đổi nhẹ trong gan,rối loạn nội tiết, chu kỳ kinh nguyệtkhông đều, thiểu năng ở trẻ em… Các furan có từ 4 nguyên tử clo trở lên, thế vàocác vị trí 2,3,7,8 của phân tử cũng có cơ chế gây độc tương tự như 2,3,7,8-TCDDnhưng độ độc kém hơn (2,3,7,8-TCDD là dioxin gây độc mạnh nhất) Mức độ tươngđối về độ độc của các PCDFs được biểu thị thông qua một giá trị được gọi là hệ sốđộc tương đương (Toxic Equivalent Factor – TEF), trong đó giá trị TEF của 2,3,7,8-TCDD được qui định là 1 Giá trị TEF cho 10 đồng loại furan theo qui địnhquốc tế(International-TEF, I-TEF) và qui định của Tổ chức Y tế Thế giới (World HealthOrganization-TEF, WHO-TEF) được đưa ra trong bảng sau đây:

Bảng 1.4.1.:1 hệ số độc tương đương của Furan