nghiên cứu phản ứng knoevenagel trong dung môi xanh là chất lỏng ion 2

Chương II THỰC NGHIỆM 2.1 Quy trình phản ứng Knoevenagel 2.1.1 Dụng cụ và hóa chất 2.1.1.1 Dụng cụ Bếp khuấy từ và cá từ Ống nghiệm Kim lấy mẫu Lọ chứa mẫu Pipet Becher Ống đong 2.1.

Trang 1

Chương II

THỰC NGHIỆM

2.1 Quy trình phản ứng Knoevenagel

2.1.1 Dụng cụ và hóa chất

2.1.1.1 Dụng cụ

Bếp khuấy từ và cá từ

Ống nghiệm

Kim lấy mẫu

Lọ chứa mẫu

Pipet

Becher

Ống đong

2.1.1.2 Hóa chất

Malononitrile

Benzaldehyde

Clorobenzaldehyde

Methylbenzaldehyde

Toluene

Dichloromethane

Trang 2

Tetrahydrofuran

Diethylether

CaCl2

2.1.2 Tính chất vật lí của tác chất và sản phẩm

2.1.2.1 Toluene

Các tên gọi khác: methylbenzene, toluol, phenylmethane

Công thức phân tử: C6H5CH3

Trạng thái vật lí: chất lỏng không màu

Nhiệt độ sôi: 1110C

Nhiệt độ nóng chảy: -950C

Khối lượng riêng: 0.86g/ml

2.1.2.2 Tetrahydrofuran

Các tên gọi khác: THF, diethylene oxide, oxacyclopentane, butylene oxide Công thức phân tử: (CH2)40

Trạng thái vật lí: chất lỏng sánh không màu

2.1.2.3 Dichloromethane

Các tên gọi khác: DCM, methylene dichloride, methane dichloride

Trang 3

Công thức phân tử: CH2Cl2

2.1.2.4 Dodecane

Các tên gọi khác: adakane 12, bihexyl, dihexyl, duodecane

Công thức phân tử: C12H26

2.1.2.5 Malononitrile

Các tên gọi khác: MDN, dicyanomethane, cyanoacetonitrile, methylene cyanide Công thức phân tử: CH2(CN)2

Trạng thái vật lí: tinh thể màu trắng hoặc vàng nhạt

Nhiệt độ nóng chảy: 340C

2.1.2.6 Benzaldehyde

Các tên gọi khác: benzoic aldehyde, benzene carbonal, benzene carboxaldehyde

Trang 4

Công thức phân tử: C6H5CHO

2.1.2.7 p-chlorobenzaldehyde

Các tên gọi khác: PCAD, 4-chlorobenzaldehyde, chlorobenzoic aldehyde Công thức phân tử: ClC6H4CHO

Trạng thái vật lí: tinh thể màu vàng nhạt đến không màu

2.1.2.8 p-methylbenzaldehyde

Các tên gọi khác: 4-methylbenzaldehyde, p-tolualdehyde, formyltoluene Công thức phân tử: CH3C6H4CHO

2.1.2.9 Benzylidene malononitrile

Công thức phân tử: C6H5CHC(CN)2

Trang 5

Trạng thái vật lí: tinh thể màu vàng nhạt

Nhiệt độ sôi:

2.1.2.10 p-chlorobenzylidene malononitrile

Công thức phân tử: ClC6H4CHC(CN)2

Trạng thái vật lí: tinh thể màu trắng

2.2 Cách tiến hành phản ứng

Hình 2.1 Quy trình phản ứng Knoevenagel

Tiến hành phản ứng

Pha dung dịch (1): malononitrile và 40ml dung môi

Pha dung dịch (2): benzaldehyde, nội chuẩn dodecane (tỉ lệ thể tích benzaldehyde : nội chuẩn = 2 : 1) và 40ml dung môi

Mỗi phản ứng sẽ sử dụng 4ml dung dịch (1), 1ml dung dịch (2) ở trên

Trang 6

Dung dịch được cho vào bình cầu hai cổ có khuấy từ

Phản ứng thực hiện tại nhiệt độ phòng (250C)

Khuấy 3 phút lấy mẫu t0

Hình 2.2 Sơ đồ khối quy trình phản ứng Knoevenagel

khuấy từ

thời gian 3h Phản ứng

Knoevenagel

benzaldehyde dung môi dodecan Base

Lấy 0.1 ml mẫu

ở thời điểm t o

Lấy 0.1 ml mẫu sau

20ph

Làm khan

Phân tích GC

Tính độ chuyển hóa

malononitrile

dung môi

CaCl2

Trang 7

Cho xúc tác SBA-15 vào bình phản ứng Khối lượng xúc tác được tính trên số mol

benzaldehyde (công thức 2.1)

) / (

1 )

( 100

%) (

)

(

g mmol y mmol n mol x

g

m = (2.1)

Trong đó:

x(mol%): nồng độ xúc tác

n(mmol): số mol benzaldehyde

y(mmol/g): số mol xúc tác có trên 1g chất mang

Tiếp tục lấy mẫu sau mỗi 20 phút trong 3h

Thao tác lấy mẫu: dùng kim hút 0,1ml mẫu ở thời điểm phân tích cho vào ống nghiệm chứa 2ml diethylether Sử dụng CaCl2 làm chất hút ẩm Sau 30 phút lấy phần dung dịch phía trên phân tích sắc kí

Cụ thể cho phản ứng giữa benzaldehyde và malononitrile trong dung môi toluene, nồng độ xúc tác 2%mol, tỉ lệ mol benzaldehyde : malononitrile = 1: 2 như sau:

• Pha 40ml dung dịch (2) gồm 3.8mmol benzaldehyde (0.4ml), 0.2ml dodecane và 40ml toluene

• Pha 10ml dung dịch (1) gồm 7.6mmol malononitrile (49mg) và 10ml toluene

• Phản ứng tiến hành trong bình cầu hai cổ có khuấy từ gồm 4ml dung dịch (2) (0.38mmol benzaldehyde) và 1ml dung dịch (1)

• Khối lượng xúc tác cần sử dụng là 0.0065g

Các yếu tố cần khảo sát:

• Dung môi: khảo sát 3 loại dung môi toluene, CH2Cl2, THF

Trang 8

• Nồng độ xúc tác: khảo sát 3 nồng độ 1.0mol%, 2.0mol%, 2.5mol% benzaldehyde

• Tỉ lệ mol benzaldehyde:malononitrile: khảo sát 3 tỉ lệ mol 1:1.5, 1:2, 1:2.5

• Ảnh hưởng của nhóm thế trên nhân thơm: khảo sát 2 nhóm thế -Cl và -CH3

Sử dụng chất nội chuẩn dodecane C12H26

Độ chuyển hoá của benzaldehyde được tính dựa trên phần trăm độ giảm tỉ lệ diện tích peak benzaldehyde và diện tích peak nội chuẩn tại thời điểm lấy mẫu so với thời điểm ban đầu t0 (công thức 2.2)

100 ) (

) ( ) ( (%)

0 2 1 2

1 0 2 1

t S S

t S

S t S

S

−

=

η (2.2)

Trong đó:

η(%): độ chuyển hoá

S1, S2: diện tích peak của benzaldehyde và chất nội chuẩn

to: thời điểm ban đầu

t: thời điểm phân tích

Với cách sử dụng nội chuẩn như vậy sẽ giảm thiểu tối đa sai số gây ra do việc các chất khác nhau sẽ có đáp ứng khác nhau do đầu dò FID gây ra

Xác định độ chuyển hóa bằng phương pháp sắc kí khí

Mẫu được phân tích trên máy sắc kí khí Shimadzu GC 17A-ver.3 tại Bộ môn Công nghệ hữu cơ, khoa Công nghệ hoá học, đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Điều kiện phân tích:

• Cột phân tích: Alltech DB-5 (30mx0.25mm, 0.25m)

Trang 9

• Detector: FID

• Khí mang: N2

• Chế độ dòng: Split

• Nhiệt độ Injector: 3000C

• Nhiệt độ Detector: 3000C

• Tốc độ dòng: 53ml/ph

• Chương trình nhiệt độ:

60oC 140oC 300oC

Hình 2.3 Máy sắc ký khí

Xác định vị trí peak sản phẩm và kiểm chứng sản phẩm

Sản phẩm được định danh và kiểm chứng bằng phương pháp sắc kí khối phổ

GC-MS trên máy Agilent 6895N tại Viện công nghệ hóa học Điều kiện phân tích:

Trang 10

• Cột phân tích: Agilent HP5-MS (30mx0.25mm, 0,25m)

• Detector: MS

• Khí mang: He

• Chế độ dòng: Split

• Nhiệt độ Injector: 2800C

• Nhiệt độ Detector: 2800C

• Tốc độ dòng: 0.9μl/s

• Chương trình nhiệt độ:

60oC 1500C 2800C

Hình 2.4 Máy sắc ký khối phổ

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	328,08 KB