báo cáo hóa học xanh

Construction, under construction, construction worker, construction site, construction company, construction industry, construction paper, construction workers, construction work, construction engineer, construction materialsConstruction, under construction, construction worker, construction site, construction company, construction industry, construction paper, construction workers, construction work, construction engineer, construction materialsConstruction, under construction, construction worker, construction site, construction company, construction industry, construction paper, construction workers, construction work, construction engineer, construction materials

Nguyễn Thị Thảo Phan Quốc Hưng Thịnh Nguyễn Thị Thùy Trang

Môn học: Hoá học xanh

GV: GS TS Phan Thanh Sơn Nam

XÚC TÁC VÀ HÓA HỌC XANH

Thành viên:

Xúc tác và các vấn đề liên quan

Xt phức trên chất mang polymer rắn

Xt phức trên chất mang silica

Xt phức trên chất mang polymer hòa tan

1 Định nghĩa

Hiện tượng một chất tham gia vào thành phần của phức chất hoạt động mà không có mặt trong phương trình hợp thức của phản ứng nhưng làm thay đổi tính chất động học của hệ.

Sự xúc tác

2 Cơ chế

3.Phân loại

Xúc tác

Xúc tác đồng thể

Xúc tác dị thể

4 Đặc điểm của chất xúc tác

Không làm thay đổi cân bằng của phản ứng

Càng hiệu quả khi kích thước càng nhỏ

Tác động nhiệt độ đến tốc độ phản ứng như không có xúc tác

Có tính chọn lọc cao Không thay đổi về lượng và thành phần sau phản ứng

5 Vấn đề của xúc tác

• Hình thành nhiều sản phẩm phụ.

• Tạo ra nhiều chất thải trong quá trình phản ứng, tách, tinh chế.

• Nhiễm vết kim loại nặng.

• Khó thu hồi và tái sử dụng.

Xúc tác đồng thể được ứng dụng nhiều nhưng có nhiều hạn chế :

Xúc tác phức trên chất mang

Xúc tác hoá học xanh

Xúc tác phức trên chất mang polymer

hoà tan Xúc tác phức trên

chất mang Silica

1 Xúc tác cho phản ứng C-C

Hình 1.1(a) Điều chế xúc tác phức trên chất mang polymer

Hình 1.1(b) Phản ứng ghép C-C (Suzuki)

1 Xúc tác cho phản ứng C-C

• Ưu điểm nổi trội:

Hình 1.14 Phản ứng Đihidroxyl hoá alken với xúc tác OsO4 cố định trên polystiren

2 Xúc tác cho phản ứng oxi hóa

Xúc tác phức palladium cố định trên polystyrene

3 Xúc tác cho phản ứng khử

• Ưu điểm:

o Hiệu suất cao

o Dễ thu hồi

o Tái sử dụng nhiều lần

o Bền ở nhiệt độ và áp suất cao

o Bền với thời gian.

3 Xúc tác cho phản ứng khử

1 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo nhiệt độ

- Kết hợp ưu điểm của quá trình phân riêng pha lỏng – lỏng và xúc tác đồng thể :

Hình b: Xúc tác phức rhodium cố định trên chất mang polymer hòa tan 47

1 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo nhiệt độ

ỨNG DỤNG

1 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo nhiệt độ

 Xúc tác rhodium trên chất mang copolymer của maleic anhydride – methyl vinyl ether (50)

2 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo pH

Hình a:Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa

3 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa

Tan trong dung môi dichloromethane

3 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa

Hình 12: Xúc tác phức ruthenium cố định trên chất mang polymer 51 sử dụng cho phản ứng

4 Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer trong hệ hai pha nước - hữu cơ

Ưu Điểm Nhược Điểm

Bền hóa, bền cơ, bền nhiệt

=> Lựa chọn cho các phản ứng thực hiện ở nhiệt độ cao hoặc có

khuấy trộn mạnh

Hạn chế về số lượng các nhóm chức trên bề mặt chất mang vô cơ

/ Si

I X

X

Silica

Các Pư

Pư hình thành liên kêt C-C

Phản ứng Oxh

Phản ứng quan tâm khác

* Phản ứng ghép đôi Heck và Suzuki

- Phản ứng oxh bất đối xứng: p/ư epoxy hóa các alkene

- Phản ứng oxh thông thường: oxy hóa các hợp chất alcohol, allylic, các dẫn xuất talkyl benzene,

Salvadori Xúc tác Jacobsen lên chất mang silica- Xúc

tác 74

Liên kết cộng hóa trị Kết thúc nhanh (10ph+t=0°C)

Xúc tác tách khỏi pư dễ dàng

Độ chọn lọc quang học thấp-58% ee ( 1-phenylcyclohexane)

Chưa nghiên cứu khả năng tái sử dụng

Kim Cố định phức Manganese họ salen lên chất

mang silica họ MCM-41

=> Xúc tác 75

Phản ứng nhóm aldehyde của phức manganese và nhóm amine của chất mang sillica

Độ chọn lọc 56%ee-70%ee

Khả năng thu hồi và tái sử dụng 4 lần

Xúc tác đồng thể có độ chọn lọc thấp- 65%ee và 43%ee

Bigi Cố định phức Manganese họ salen lên chất

mang silica

=> Xt 76

Liên kết cơ sở triazine Cải tiến độ chọn lọc quang học, tạo đk tối

đa cho p/ư bất đối xứng

Khả năng thu hồi và tái sử dụng lần

Hiệu suất và độ chọn lọc giảm nhẹ sau mỗi lần tái sử dụng

CÁC PHẢN ỨNG OXY HÓA

P/ư hydrogen hóa hợp chấ α-ketoester như ketopentolactone Th2: độ chọn lọc 80%,S=100%

Th3: độ chọn lọc 91%, hoàn toàn

CÁC PHẢN ỨNG KHỬ

• Độ ch uyể

n h óa và ch ọn lọ

c q ua ng h

ọc tố

t

Ưu điểm

• Ho

ạt tín

h đ

ộ c họ

n lọ

c g iả

m sa

u m

ỗi l ần tá

i sử d ụn g

• Rho diu

m d

ễ b

ị h òa ta

n v ào d

d p /ư

• Ho

ạt tín

h đ

ộ c họ

n lọ

c g iả

m sa

u m

ỗi l ần tá

i sử d ụn g

• Rho diu

m d

ễ b

ị h òa ta

n v ào d

d p /ư

Nhược điểm

• Kh

ử c họ

n lọ

c c

ác h/c ke to ne đ

ể đ iề

u c hế cá

c h /c alc oh ol

• p/u  ch uyể

n h yd ro ge

n v

à H yd ro ge

n h óa b

ất đố

i x ứn g

• + C

ác dẫ

n x uấ

t c in na mic aci d

• +E th

yl n ico tin ate =

> e

t n ip eco tin ate

• Kh

ử c họ

n lọ

c c

ác h/c ke to ne đ

ể đ iề

u c hế cá

c h /c alc oh ol

• p/u  ch uyể

n h yd ro ge

n v

à H yd ro ge

n h óa b

ất đố

i x ứn g

• + C

ác dẫ

n x uấ

t c in na mic aci d

• +E th

yl n ico tin ate =

> e

t n ip eco tin ate

Dùng cho các p/ư

XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG KHỬ

CÁC PHẢN ỨNG QUAN TÂM KHÁC

Phức titanium có vai trò Lewis acid:

+ Hình thành (S)-phenylpropanol, H=95%, S=96% + rửa HCL/nước/acetone => thu hồi và tái sử dụng + tái sinh = xử lí với titanate

+ lần thứ 20 tái sử dụng tương tự như lần 1

Dùng cho các phản ứng Friedel Crafts, phản ứng phân giải thủy động học hỗn hợp

racemic/epichlorohydrin, p/u giữa styeren với diazoacetate,…

CÁC PHẢN ỨNG QUAN TÂM KHÁC

1 2 3 4

CƠ CHẾ XÚC TÁC

Tiêu chí Đáp ứng

Hóa chất an toàn hơn Dung môi và các chất phụ trợ an toàn hơn

Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh

1 Phan Thanh Sơn Nam (2012), Hóa học xanh , NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh

3 Trần Khắc Chương - Mai Hữu Khiêm (2012), hóa lý tập II động hóa học và xúc tác, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh