1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Áp dụng montmorillonite điều chế từ đất sét lâm đồng làm xúc tác và chất mang rắn cho một số phản ứng đa thành phần trong điều kiện hóa học xanh

291 16 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 291
Dung lượng 13,79 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU (17)
  • CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN (19)
    • 2.1. Phân biệt đất sét (clay) và đất sét khoáng (mineral clay) (19)
    • 2.2. Cơ cấu của đất sét khoáng (19)
      • 2.2.1. Sự hình thành cơ cấu tứ diện và bát diện (19)
      • 2.2.2. Tổng quát về cơ cấu đất sét khoáng (20)
        • 2.2.2.1. Tứ diện (21)
        • 2.2.2.2. Bát diện (22)
      • 2.2.3. Sự tạo thành các hạt và tổ hợp (23)
      • 2.2.4. Phân loại đất sét khoáng (24)
        • 2.2.4.1. Lớp 1:1 (24)
        • 2.2.4.2. Lớp 2:1 (25)
      • 2.2.5. Giới thiệu về đất sét khoáng montmorillonite (26)
    • 2.3. Tính chất của montmorillonite (28)
      • 2.3.1. Tính trương nở (28)
      • 2.3.2. Tính trao đổi cation (28)
      • 2.3.3. Tính ngoại hấp (adsorption) (29)
    • 2.4. Ứng dụng của montmorillonite trong tổng hợp hữu cơ (30)
      • 2.4.1. Xúc tác acid rắn (30)
      • 2.4.2. Chất mang rắn (31)
      • 2.4.3. Ưu điểm của xúc tác montmorillonite trong tổng hợp hữu cơ (31)
    • 2.5. Những nghiên cứu sử dụng montmorillonite Việt Nam làm xúc tác đã thực hiện (32)
    • 2.6. Các phương pháp xác định cơ cấu và tính chất đất sét khoáng (32)
      • 2.6.1. Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction, XRD) (32)
      • 2.6.2. Huỳnh quang tia X (X-Ray Flourescene, XRF) (33)
      • 2.6.3. Diện tích bề mặt riêng (Specific Surface Area, SSA) (34)
      • 2.6.4. Xác định khả năng trao đổi cation (35)
        • 2.6.4.1. Phương pháp dùng điện cực amonia (35)
        • 2.6.4.2. Phương pháp ngoại hấp metilen blue (35)
        • 2.6.4.3. Phương pháp ngoại hấp chất hoạt động bề mặt dạng cation (36)
        • 2.6.4.4. Phương pháp ngoại hấp phức etilendiamin đồng (Cu(EDA) 2 2+ ) (36)
      • 2.6.5. Xác định độ acid (36)
        • 2.6.5.1. Phương pháp chuẩn độ điện thế (36)
        • 2.6.5.2. Phương pháp chuẩn độ thể tích (37)
        • 2.6.5.3. Phương pháp hấp phụ NH 3 (NH 3 -TPD) (37)
        • 2.6.5.4. Phương pháp hập phụ piridin (0)
    • 2.7. Tổng quát phản ứng đa thành phần (38)
      • 2.7.1. Giới thiệu phản ứng đa thành phần (38)
      • 2.7.2. Sự hình thành và phát triển của phản ứng đa thành phần (39)
      • 2.7.3. Những phương pháp phát triển phản ứng đa thành phần (40)
        • 2.7.3.1. Thay thế một tác chất trong phản ứng đa thành phần (SRR) (41)
        • 2.7.3.2. Chuỗi phản ứng lắp ráp (MRS) (41)
        • 2.7.3.3. Sự khác biệt dựa trên điều kiện phản ứng (CBD) (41)
        • 2.7.3.4. Phương pháp kết hợp nhiều MCR (MCR 2 ) (42)
    • 2.8. Ứng dụng hợp chất 1,3-dicarbonil trong phản ứng đa thành phần (43)
      • 2.8.1. Giới thiệu (43)
      • 2.8.2. Giới thiệu một số phản ứng dùng hợp chất 1,3-dicarbonil có hai tâm thân hạch (44)
        • 2.8.2.1. Phản ứng Biginelli (44)
        • 2.8.2.2. Phản ứng Hantzsch (49)
        • 2.8.2.3. Tổng hợp dẫn xuất piran[3,2-c]quinolin (54)
        • 2.8.2.4. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (56)
  • CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU (58)
    • 3.1. Nội dung nghiên cứu (58)
    • 3.2. Xác định tính chất của xúc tác điều chế (58)
      • 3.2.1. Nhiễu xạ tia X (58)
      • 3.2.2. Thành phần hóa học (61)
      • 3.2.3. Diện tích bề mặt riêng (62)
      • 3.2.4. Độ acid (63)
      • 3.2.5. Khả năng trao đổi cation (64)
      • 3.2.6. Nhận xét về tính chất của xúc tác đã điều chế (65)
    • 3.3. Tổng hợp dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin-2-on (DHPM) (66)
      • 3.3.1. Khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid (66)
        • 3.3.1.1. So sánh khả năng xúc tác của các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid. 50 3.3.1.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác LD30 (66)
      • 3.3.2. Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation (68)
        • 3.3.2.1. So sánh khả năng xúc tác của các montmorillonite trao đổi cation (68)
        • 3.3.2.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác Cu 2+ -LD30 (70)
        • 3.3.2.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác Cu 2+ -LD30 (72)
        • 3.3.2.4. Tổng hợp một số dẫn xuất DHPM dùng xúc tác Cu 2+ -LD30 (73)
      • 3.3.3. Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation nung tại nhiệt độ cao (74)
        • 3.3.3.1. Khảo sát xúc tác montmorillonite trao đổi cation nung tại 300 o C (74)
        • 3.3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung của xúc tác montmorillonite trao đổi (76)
        • 3.3.3.3. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác Co 2+ -LD30-200 (77)
        • 3.3.3.4. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác Co 2+ -LD30-200 (78)
        • 3.3.3.5. Tổng hợp một số dẫn xuất DHPM dùng xúc tác Co 2+ -LD30-200 (79)
      • 3.3.4. Nhận xét về khả năng xúc tác của các mẫu xúc tác đã điều chế trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất DHPM và so sánh với các nghiên cứu khác đã thực hiện (80)
    • 3.4. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) (83)
      • 3.4.1. Khảo sát xúc tác điều chế trên phản ứng tổng hợp DHP (83)
      • 3.4.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 7a dùng xúc tác LD30 (85)
      • 3.4.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác (87)
      • 3.4.4. Tổng hợp một số dẫn xuất DHP (87)
      • 3.4.5. Tổng hợp dẫn xuất DHP mang nhóm thế đối xứng (88)
        • 3.4.5.1. Khảo sát xúc tác montmorillonite trên phản ứng tổng hợp 8a (89)
        • 3.4.5.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 8a (90)
        • 3.4.5.3. Tổng hợp một số dẫn xuất DHP mang nhóm thế đối xứng (91)
      • 3.4.6. Nhận xét về khả năng xúc tác trên phản ứng tổng hợp DHP và so sánh với các kết quả đã thực hiện (92)
    • 3.5. Tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin (95)
      • 3.5.1. Khảo sát xúc tác sử dụng (95)
      • 3.5.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 11a, 12a (98)
      • 3.5.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác (100)
      • 3.5.4. Tổng hợp một số dẫn xuất piranoquinolin (100)
      • 3.5.5. Nhận xét về khả năng xúc tác trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất (102)
    • 3.6. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (105)
      • 3.6.1. Khảo sát montmorillonite sử dụng làm chất mang rắn (105)
      • 3.6.2. Khảo sát các baz khác nhau tẩm trên chất mang rắn LD30 (106)
      • 3.6.3. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 14a (108)
      • 3.6.4. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác (110)
      • 3.6.5. Tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran (111)
      • 3.6.6. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion (112)
      • 3.6.7. Nhận xét xúc tác đã điều chế trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran và (114)
  • CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM (116)
    • 4.1. Hóa chất và thiết bị (116)
    • 4.2. Quy trình điều chế xúc tác từ đất sét thô (117)
      • 4.2.1. Tinh chế montmorillonite từ đất sét thô (117)
      • 4.2.2. Hoạt hóa acid mẫu montmorillonite tinh chế (117)
      • 4.2.3. Trao đổi cation mẫu montmorillonite hoạt hóa acid (117)
    • 4.3. Xác định tính chất lý-hóa của các mẫu xúc tác (117)
      • 4.3.1. Xác định độ acid bằng chuẩn độ với NaOH (117)
      • 4.3.2. Xác định khả năng trao đổi cation (CEC) (118)
        • 4.3.2.1. Pha dung dịch phức bisetilendiamin đồng [Cu(en) 2 ] 2+ (118)
        • 4.3.2.2. Pha dung dịch chuẩn tiosulfat natrium (118)
        • 4.3.2.3. Trao đổi cation phức với cation trong khoảng trống liên lớp (118)
        • 4.3.2.4. Chuẩn độ xác định nồng độ phức [Cu(en) 2 ] 2+ còn lại (118)
    • 4.4. Tổng hợp dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin (DHPM) (4a-o) (119)
    • 4.5. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) (119)
      • 4.5.1. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) (7a-n) (119)
      • 4.5.2. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) (8a-q) (120)
    • 4.6. Tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin (11a-k, 12a-k) (120)
    • 4.7. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (120)
      • 4.7.1. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (14a-n) (120)
      • 4.7.2. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (15a-o) (121)
    • 4.8. Xử lý xúc tác trước khi tái sử dụng (121)
    • 4.9. Xác định cơ cấu sản phẩm (121)
  • CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (155)

Nội dung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM ĐỨC DŨNG ÁP DỤNG MONTMORILLONITE ĐIỀU CHẾ TỪ ĐẤT SÉT LÂM ĐỒNG LÀM XÚC TÁC VÀ CHẤT MANG RẮN CHO MỘT SỐ PHẢN

TỔNG QUAN

Phân biệt đất sét (clay) và đất sét khoáng (mineral clay)

Georgius Agricola (1494-1555), người sáng lập ra bộ môn địa chất học là người đầu tiên định nghĩa đất sét Sau đó, hội đồng danh pháp (Joint Nomenclature Committees, JNCs) của Hiệp hội quốc tế nghiên cứu về đất sét (Association Internationale pour l’Etude des Argiles, AIPEA) và Hội đất sét khoáng (Clay Minerals Society, CMS) đã bổ sung hoàn chỉnh định nghĩa trên

JNCs định nghĩa đất sét khoáng là những philosilicat, có tính dẻo và trở nên cứng khi khô hay bị nung nóng Các đất sét khoáng có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc tổng hợp Đất sét là vật liệu có sẵn trong tự nhiên tạo thành từ những đất sét khoáng mịn Thành phần chính của đất sét là các loại đất sét khoáng thuộc nhóm philosilicat Do đó đất sét cũng có tính dẻo và trở nên cứng khi khô hay bị nung nóng [1]

Bảng 2.1 So sánh sự khác nhau giữa đất sét và đất sét khoáng Đất sét Đất sét khoáng

Nguồn gốc tự nhiên Philosilicat là thành phần chính

Có tính dẻo Cứng khi khô hay bị nung nóng

Nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp

Có tính dẻo Cứng khi khô hay bị nung nóng

Cơ cấu của đất sét khoáng

2.2.1 Sự hình thành cơ cấu tứ diện và bát diện

Nối ion giữa oxigen và các cation như Al 3+ , Si 4+ , Mg 2+ … là những nối quan trọng trong đất sét khoáng Số nguyên tử oxigen bao quanh những cation nhỏ hơn trong cơ cấu có thể dự đoán từ những mối quan hệ hình học Nếu những ion được xem như những khối cầu cứng thì tỷ lệ bán kính của cation/anion sẽ xác định có bao

4 nhiêu anion tiếp xúc với một cation Nếu cation quá nhỏ thì chỉ hai oxigen có thể tiếp xúc với cation, khi kích thước của cation tăng thì nhiều nguyên tử oxigen hơn có thể tiếp xúc với cation Giới hạn tỷ lệ bán kính, số phối trí và dạng hình học của những ion oxigen được thể hiện trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Sự hình thành các dạng hình học

Tỷ lệ bán kính cation/anion Số phối trí Sắp xếp của oxigen

0,73-1,00 8 Đỉnh của hình lập phương

Trong đất sét khoáng, các ion O 2– (1,40 Å), OH – (1,41 Å), Al 3+ (0,55 Å), Si 4+ (0,41 Å) là những ion quan trọng tạo thành cơ cấu Tỷ lệ bán kính cation/anion của Si/O và Al/O lần lượt là 0,29 và 0,39 rơi vào khoảng giới hạn 0,23-0,41 của Bảng 2.2 Do đó, Si 4+ hay Al 3+ sẽ là tâm của tứ diện và mỗi oxigen tại bốn đỉnh của tứ diện Với cation Al 3+ , tỷ lệ bán kính gần với khoảng giới hạn của bát diện (0,41- 0,73) nên cation Al 3+ cũng thường xuyên là tâm của bát diện với mỗi oxigen tại sáu đỉnh của bát diện

Ngoài ra, ion magnesium và sắt là những nguyên tố có tỷ lệ bán kính phù hợp để hình thành bát diện [2]

2.2.2 Tổng quát về cơ cấu đất sét khoáng Đất sét khoáng là philosilicat tạo thành từ sự ghép tấm tứ diện (tetrahedral, T) với tấm bát diện (octahedral, O) theo một tỷ lệ nhất định

Mỗi tứ diện chứa một cation trung tâm nối với bốn nguyên tử oxigen ở đỉnh của tứ diện, các tứ diện liền kề nối với nhau bằng cách dùng chung ba đỉnh chứa nguyên tử oxigen (Ob) tạo thành một “hexagonal” hai chiều hay còn gọi là tấm tứ diện

Mỗi bát diện chứa một cation trung tâm liên kết với các nhóm hidroxil ở đỉnh của bát diện Các bát diện liền kề được kết nối với nhau bằng cách chia sẻ các cạnh bên, hình thành nên một tấm bát diện Cách sắp xếp này tạo nên một lớp mạng tinh thể ổn định và tăng cường liên kết giữa các thành phần trong hệ thống.

Tứ diện là dạng hình học tạo thành bằng cách nối bốn nguyên tử oxigen ở đỉnh với cation trung tâm

Trong cơ cấu tứ diện, cation trung tâm chủ yếu là Si 4+ Một số ít tứ diện có cation trung tâm là Al 3+ và số lượng rất nhỏ ngẫu nhiên có nguyên tử trung tâm là sắt hay nguyên tố khác

Ion Si 4+ hay Al 3+ bị bao quanh bởi bốn nguyên tử oxigen tạo thành tứ diện (Hình 2.1)

Mỗi tứ diện cô lập có điện tích –4 (Si có điện tích +4 và mỗi oxigen có điện tích –2) Trong cơ cấu tứ diện, ba oxigen tại mặt đáy của tứ diện được dùng chung với những tứ diện liền kề và chỉ một oxigen ở vị trí đỉnh có điện tích –1

Hình 2.1 Cơ cấu của một tứ diện [3]

Hình 2.2 Hình dạng của tấm tứ diện [3]

(Oa, Ob lần lượt là nguyên tử oxigen ở đỉnh và mặt đáy)

Tấm tứ diện được hình thành bằng cách dùng chung 3 nguyên tử oxigen tại mặt đáy của tứ diện với những tứ diện liền kề (Hình 2.2) [3]

Bát diện được tạo thành bằng những nhóm OH – tại đỉnh và cation kim loại ở trung tâm (Hình 2.3) Cation kim loại thường là Al 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mg 2+

Hình 2.3 Cơ cấu của một bát diện [3] Điện tích của một bát diện cô lập là –3 (Al 3+ và sáu nhóm OH – ) Trong tấm bát diện thì điện tích giảm đi do dùng chung những ion OH – với những bát diện liền kề (Hình 2.4) [3]

Hình 2.4 Sự dùng chung các đỉnh và hình dạng của tấm bát diện [3]

2.2.3 Sự tạo thành các hạt và tổ hợp

Các tấm tứ diện và bát diện ghép với nhau theo tỷ lệ nhất định sẽ tạo thành một lớp (layer)

Các lớp này ghép lại với nhau tạo thành các hạt (particle), giữa các lớp có một khoảng trống gọi là khoảng trống liên lớp

Các hạt tập hợp lại tạo thành tập hợp (aggregate), giữa các hạt xuất hiện khoảng trống và giữa các tập hợp xuất hiện khoảng trống do sự sắp xếp không trật tự của các hạt

Hình 2.5 mô tả sự sắp xếp các lớp để hình thành các hạt và tổ hợp [1]

Hình 2.5 Sự hình thành các hạt và tập hợp [1]

2.2.4 Phân loại đất sét khoáng

Silicat được phân loại thành 3 nhóm chính theo sơ đồ sau (Hình 2.6) [2]

Silicat được phân thành 3 nhóm chính, philosilicat (dạng tấm) tiếp tục được phân thành 3 nhóm nhỏ hơn theo sự sắp xếp các tấm tứ diện và bát diện Smectite nằm trong nhóm philosilicat 2:1 dạng tấm

Lớp 1:1 gồm một tấm tứ diện ghép với một tấm bát diện (Hình 2.7) Độ dày mỗi lớp trong cơ cấu lớp 1:1 là 0,7 nm (Hình 2.7) Một bề mặt của lớp chỉ có nguyên tử oxigen (Ob) của tấm tứ diện trong khi đó mặt còn lại chỉ chứa

Ooct (hầu như là nhóm OH) của tấm bát diện [3]

2:1 Philosilicat (dạng sợi-ribbon) (Sepiolite-palygorskite)

Talc-Pyrophylite Smectite Vermiculite Chlorite Mica

Nhóm Serpentine Chysotile Antigorite Lizardite Dioctahedral smectite

Hình 2.6 Sơ đồ phân loại đất sét khoáng

Hình 2.7 Khoảng cách giữa hai lớp 1:1 và hình dạng nhìn ngang của lớp 1:1 [3]

Lớp 2:1 gồm một tấm bát diện bị kẹp giữa hai tấm tứ diện (Hình 2.8)

Trong cấu trúc của khoáng vật lớp 2:1, cả hai mặt của lớp 2:1 đều chứa các nguyên tử Ob thuộc lớp tứ diện Độ dày của mỗi lớp thay đổi tùy theo số lượng cation tồn tại giữa các lớp 2:1 và tùy thuộc vào loại cation giữa các lớp 2:1, làm biến thiên khoảng cách giữa các lớp và đặc tính của hệ khoáng vật.

Ví dụ với talc thì khoảng cách giữa hai lớp 2:1 bằng 0 nên độ dày mỗi lớp là 0,9 nm Với mica và illite thì khoảng cách giữa lớp 2:1 chứa các cation kim loại kiềm và kiềm thổ nên độ dày mỗi lớp là khoảng 1,0 nm (Hình 2.9)

Hình 2.8 Hình dạng nhìn ngang của lớp 2:1 [3]

Hình 2.9 Khoảng cách giữa hai lớp 2:1 [3]

Smectite và vermiculite là khoáng vật có cấu trúc lớp 2:1, gồm hai lớp tetrahedral bao quanh một lớp octahedral Các cation nằm giữa các lớp 2:1 và đi kèm với các phân tử nước nên khoảng cách giữa hai lớp thường ở mức khoảng 1,2 nm, và có thể biến đổi tùy mức độ hydrat hóa và loại ion cư trú giữa các lớp Đặc tính này cho phép smectite và vermiculite thực hiện hiệu quả quá trình trao đổi cation, hút nước và ảnh hưởng đến tính chất cơ – lý của vật liệu Những đặc điểm này làm chúng đóng vai trò quan trọng trong đất, công nghiệp khoáng và các ứng dụng composite.

10 thể tăng thêm nếu cation càng đi kèm với nhiều phân tử nước hay phân tử nước được thay bằng những phân tử khác có kích thước lớn hơn) [3]

2.2.5 Giới thiệu về đất sét khoáng montmorillonite

Tính chất của montmorillonite

Montmorillonite có khả năng ngoại hấp các phân tử nước, khi số lượng các phân tử nước được ngoại hấp nhiều thì montmorillonite sẽ trương nở Để sự trương nở xảy ra tốt thì năng lượng phóng thích bởi sự solvat hóa các cation liên lớp hay sự solvat hóa các bề mặt liên lớp phải lớn hơn lực hút của hai bề mặt tấm tứ diện ở vị trí liên lớp Đối với đất sét khoáng có cơ cấu 2:1, khả năng solvat hóa phụ thuộc vào các cation trung tâm và điện tích lớp Đất sét khoáng 2:1 với điện tích lớp thấp (như talc và pyrophylite) có nồng độ cation liên lớp thấp nên khả năng trương nở kém Với các đất sét khoáng có điện tích lớp rất cao (như mica) thì lực hút tĩnh điện rất cao giữ hai bề mặt tấm tứ diện ở vị trí liên lớp chặt nên không thể trương nở Các cation liên lớp ảnh hưởng đến khả năng trương nở của các đất sét khoáng theo thứ tự hóa trị: cation liên lớp hóa trị 1 thì trương nở dễ dàng, khi hóa trị càng tăng thì khả năng trương nở cũng giảm theo [5]

Khi xảy ra sự thay thế đồng hình các cation trung tâm của tấm tứ diện (Si 4+ bằng Al 3+ ) hay cation trung tâm của tấm bát diện (Al 3+ bằng Mg 2+ ) thì cơ cấu của montmorillonite sẽ trở nên tích điện âm Do đó trong bề mặt liên lớp cần có các cation khác để cân bằng số điện tích sinh ra do sự thay thế này

Các cation trong bề mặt liên lớp có thể trao đổi dễ dàng với các cation trong dung dịch ngoài (Hình 2.11) làm cho montmorillonite có tính trao đổi cation Những cation có bán kính nhỏ và điện tích cao dễ dàng trao đổi với những cation trong bề mặt liên lớp Tính chất trao đổi cation của montmorillonite được đặc trưng

13 bằng CEC Giá trị CEC của một số đất sét khoáng được trình bày trong Bảng 2.3

CEC của montmorillonite và vermiculite có giá trị cao do sự thay thế đồng hình trong cơ cấu tạo nên nhiều vùng tích điện âm, do đó cần có nhiều cation bù trừ Chính số lượng các cation này khi trao đổi với các cation trong dung dịch tạo nên giá trị CEC cao cho montmorillonite và vermiculite [6,7]

Bảng 2.3 Giá trị CEC của một số loại đất sét khoáng Đất sét khoáng CEC (meq/100 g) Vermiculite 120-150 Montmorillonite 80-120

Hình 2.11 Sự trao đổi cation giữa bề mặt liên lớp và dung dịch bên ngoài

Có ba loại lỗ trống trong montmorillonite:

- Kích thước nhỏ hơn 2 nm là micropore

- Lớn hơn 50 nm là macropore

Micropore và mesopore nằm trong các hạt còn macropore nằm giữa các hạt Montmorillonite chứa chủ yếu là mesopore và một lượng nhỏ micropore Tính chất ngoại hấp của chúng phụ thuộc chủ yếu vào micropore và mesopore, ảnh hưởng của macropore đến tính chất ngoại hấp có thể bỏ qua Montmorillonite tự nhiên thì các lỗ trống này thường bị chiếm bởi các tạp chất ngoài tự nhiên, do đó để tăng khả năng ngoại hấp người ta làm sạch bề mặt liên lớp cũng như các lỗ trống này bằng cách hoạt hóa với các acid vô cơ hay trao đổi với kim loại kiềm như Na + , Ca 2+ [8].

Ứng dụng của montmorillonite trong tổng hợp hữu cơ

Nguồn gốc tính acid của montmorillonite tự nhiên đến từ hai nguồn chính: Cation cân bằng điện tích âm của cơ cấu nằm ở khoảng trống liên lớp và mặt bên của cơ cấu montmorillonite bị phá hủy Những cation nằm ở khoảng trống liên lớp bị phân cực mạnh với những phân tử nước đi kèm tạo thành những proton [4] Khi cơ cấu mặt bên của montmorillonite bị phá hủy sẽ tạo thành những nối Si–OH đóng vai trũ như những acid Brửnsted, ngoài ra những cation trung tõm của tấm bỏt diện

Al 3+ , Mg 2+ tại khu vực này sẽ đóng vai trò như những acid Lewis [9]

Hình 2.12 Sự phân cực phân tử H2O của cation ở khoảng trống liên lớp

Độ axit của montmorillonite còn khá thấp, vì vậy các phương pháp biến tính montmorillonite được triển khai nhằm gia tăng tính axit của nó Hai nhóm kỹ thuật chính thường được áp dụng là hoạt hóa axit bằng các axit vô cơ như HCl, H2SO4 và trao đổi cation ở khe liên lớp bằng các cation vô cơ hoặc hữu cơ Quá trình hoạt hóa axit thực chất thay thế các cation ở khe liên lớp bằng proton từ dung dịch, từ đó làm tăng tính axit Brønsted của montmorillonite Tuy nhiên, quá trình này có thể làm hỏng một phần cấu trúc của montmorillonite, ảnh hưởng đến tính ổn định và đặc tính vật lý của vật liệu.

15 montmorillonite nếu nồng độ acid quá cao và thời gian hoạt hóa quá lâu Thông số về nồng độ acid hoạt hóa hay thời gian hoạt hóa này thay đổi với từng loại montmorillonite khác nhau [15] Quá trình trao đổi cation ở khoảng trống liên lớp với các cation vô cơ sẽ giúp đồng nhất các cation có trong khoảng trống liên lớp Các cation ở khoảng trống liên lớp khác nhau về điện tích và bán kính có khả năng phân cực các phân tử nước đi kèm xung quanh tạo thành những proton khác nhau (Hình 2.12) [14,16] Do đó, tính acid của montmorillonite khi trao đổi với các cation khác nhau sẽ khác nhau

Montmorillonite tự nhiên có nhiều tạp chất trên bề mặt nên diện tích bề mặt riêng thấp Quá trình hoạt hóa acid hay trao đổi cation giúp loại bỏ tạp chất trên bề mặt, vì vậy diện tích bề mặt riêng của montmorillonite gia tăng đáng kể [17,18] Ngoài ra, montmorillonite có cơ cấu lớp thích hợp cho quá trình ngoại hấp các chất trên bề mặt nên montmorillonite được sử dụng rộng rãi như chất mang rắn trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ [19] Những montmorillonite hoạt hóa acid thường được sử dụng làm chất mang rắn do có diện tích bề mặt riêng lớn, có thể tích và đường kính lỗ xốp thích hợp giúp phân tán tốt những xúc tác ngoại hấp trên bề mặt nên làm gia tăng hoạt tính của xúc tác [20] Ngoài ra, những xúc tác này khi tẩm trên bề mặt của montmorillonite hoạt hóa acid còn cho thấy khả năng chọn lọc sản phẩm cao [21]

2.4.3 Ưu điểm của xúc tác montmorillonite trong tổng hợp hữu cơ

Xúc tác montmorillonite được sử dụng phổ biến do có những ưu điểm [22]:

- Kinh tế, thân thiện với môi trường

- Dễ dàng, an toàn khi sử dụng và có thể tái sử dụng dễ dàng

- Điều kiện thực hiện phản ứng xảy ra êm dịu hơn do làm bền những trạng thái trung gian

- Có thể đóng vai trò xúc tác acid hoặc baz.

Những nghiên cứu sử dụng montmorillonite Việt Nam làm xúc tác đã thực hiện

Trong thập niên 1990, Ngô Thị Thuận đã nghiên cứu chế tạo xúc tác từ đất sét bentonite Thuận Hải và sử dụng loại đất sét này làm xúc tác cho một số phản ứng tổng hợp hữu cơ như alkyl hóa toluen bằng bromua isopropyl và alkyl hóa hydrocarbon thơm; sau đó, Phan Thanh Sơn Nam tiếp tục nghiên cứu bentonite Bình Thuận biến tính làm xúc tác cho nhiều phản ứng khác như alkyl hóa toluen, ghép đôi Heck giữa iodotoluene và styrene, phản ứng Suzuki giữa iodobenzene và phenylboronic acid, phản ứng ghép cặp Sonogashira và Suzuki của aryl halide Bên cạnh đó, bentonite Lâm Đồng biến tính cũng được nghiên cứu như một xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa limonen.

Các phương pháp xác định cơ cấu và tính chất đất sét khoáng

2.6.1 Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction, XRD)

Nhiễu xạ tia X là sự chiếu xạ điện từ với bước sóng 1 Å (10 -10 m) dùng để mô tả cơ cấu tinh thể Hai ứng dụng chính của nhiễu xạ tia X là nhận diện dấu hiệu đặc trưng của vật liệu tạo nên tinh thể và xác định cơ cấu của tinh thể

Mỗi tinh thể rắn có đặc tính nhiễu xạ tia X đặc trưng có thể được dùng như

“dấu tay” (fingerprint) cho việc xác định chúng Khi vật liệu tạo nên tinh thể được xác định thì tiếp theo có thể xác định được cơ cấu của các tinh thể này (ví dụ bao nhiêu nguyên tử nối với nhau trong tinh thể, khoảng cách giữa các nguyên tử và góc giữa các nối….)

Khi chiếu xạ vào tinh thể đất sét khoáng thì sẽ có sự phản chiếu xảy ra tại bề mặt giữa hai lớp của đất sét khoáng (Hình 2.13)

Sự phản chiếu tia X tuân theo phương trình Bragg:

` λ: Độ dài sóng (m) θ: góc hợp bởi tia X và bề mặt lớp đất sét khoáng (˚) d: khoảng cách giữa các lớp (Å)

Hình 2.13 Nguyên tắc hoạt động của nhiễu xạ tia X [3] Đặc trưng của các đất sét khoáng được dựa trên vị trí mũi đầu tiên d(001) trên giản đồ nhiễu xạ tia X [2,3]

Ví dụ một số mũi đầu tiên của các đất sét khoáng:

- Montmorillonite đặc trưng ở vị trí 2θ = 5 đến 7

- Muscovite, illite đặc trưng ở vị trí 2θ = 9

- Kaolinite đặc trưng ở vị trí 2θ = 12,5 đến 13

- Quartz đặc trưng ở vị trí 2θ = 26,5 đến 27

2.6.2 Huỳnh quang tia X (X-Ray Flourescene, XRF)

XRF là kỹ thuật phân tích nguyên tố với nhiều ứng dụng rộng rãi trong khoa học và công nghiệp Nguyên tắc của kỹ thuật này dựa trên từng nguyên tố riêng biệt Khi lớp vỏ điện tử bên trong bị kích thích bởi nguồn năng lượng bên ngoài thì điện tử trong các lớp vỏ bị bứt ra khỏi nguyên tử, trong quá trình hồi phục thì điện tử ở lớp năng lượng cao hơn sẽ di chuyển làm đầy các khoảng trống (vacancy) được tạo ra bởi sự bứt các điện tử ban đầu (Hình 2.14) Quá trình di chuyển điện tử này làm phát sinh các tia X có năng lượng giải phóng đặc trưng cho

18 từng nguyên tử Bằng cách đếm số lượng photon của mỗi năng lượng giải phóng từ mẫu khảo sát, mỗi nguyên tố có trong mẫu sẽ được nhận diện và định lượng [36]

Hình 2.14 Nguyên tắc hoạt động của huỳnh quang tia X [36]

2.6.3 Diện tích bề mặt riêng (Specific Surface Area, SSA)

Diện tích bề mặt riêng được xác định bằng cách cho ngoại hấp khí N2 theo nguyên tắc của Brunauer–Emmett–Teller (BET) [37]

Mẫu đầu tiên được cho giải ngoại hấp toàn bộ khí (outgas) tại áp suất 1 mPa, 200 o C trong 3 h Sau đó đường đẳng nhiệt ngoại hấp và giải ngoại hấp được xác định tại nhiệt độ -196 o C

Diện tích bề mặt riêng được xác định bằng thể tích khí được ngoại hấp đơn lớp trên mẫu (Vm) theo công thức sau

V : thể tích khí nitrogen bị ngoại hấp tại áp suất khí quyển

Vm : thể tích khí nitrogen bị ngoại hấp đơn lớp p/p0 : áp suất tương đối c : hằng số

2.6.4 Xác định khả năng trao đổi cation

Khả năng trao đổi cation là đại lượng đặc trưng cho số lượng các cation có thể trao đổi tồn tại trong bề mặt liên lớp của các đất sét khoáng Nguyên nhân của sự tồn tại các cation có thể trao đổi trong bề mặt liên lớp là do sự thay thế đồng hình trong cơ cấu các đất sét khoáng làm cho bề mặt đất sét khoáng tích điện âm và sự ngoại hấp các ion H + trên những nhóm hidroxil bề mặt (gây ra bởi sự đứt nối Al–O và Si–O tại mặt bên của đất sét khoáng) [38]

2.6.4.1 Phương pháp dùng điện cực amonia

2 g mẫu được cho trao đổi hoàn toàn ion amonium trong 3 ngày với dung dịch 1 M acetat amonium (NH4OAc) (pH = 7), sau đó phần dung dịch trên mặt được gạn bỏ và mẫu tiếp tục được amonium hóa với dung dịch 1 M NH4OAc trong

3 ngày Phần đất sét đã được amonium hóa được thu lại bằng ly tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 10 phút, rửa lại năm lần với 20 mL dung dịch NH4OAc Rửa tiếp bốn lần với 20 mL dung dịch 1 M NH4Cl và một lần 20 mL dung dịch 0,25 M

NH4Cl được sử dụng để chỉnh pH mẫu về mức 7,00 trong quy trình chuẩn bị Sau khi điều chỉnh pH, mẫu được rửa bằng methanol cho tới khi không còn ion Cl−, được kiểm tra bằng dung dịch AgNO3 Cuối cùng, mẫu được làm khô và tích trữ an toàn để bảo quản.

Cân 100 mg mẫu vào cốc 150 mL (nồng độ tổng cộng của ion NH4 + từ

10 -4 –10 -1 M) Thêm vào 50 mL nước loại ion, đặt cốc vào điện cực và thêm vào từ từ 0,5 mL NaOH 10 M Quá trình đọc giá trị điện cực được khi lại mỗi 30 s tới khi đạt hằng số không đổi [39]

Giá trị CEC được tính theo công thức sau: CEC = 50 5

CEC: (meq/100 g) c: nồng độ đo được của ion NH4 + (mol/L) w: khối lượng của mẫu đo (mg)

2.6.4.2 Phương pháp ngoại hấp metilen blue

2 g mẫu sấy khô được cho phân tán vào 60 mL nước loại ion, sau đó thêm vào 40 mL dung dịch 0,01 mol/L metilen blue (pha bằng nước loại ion) Ly tâm

Trong thí nghiệm này, 20 ml dung dịch được chuẩn bị và 10 ml dung dịch trên mặt được hút ra, sau đó nồng độ metilen blue còn lại được xác định bằng phương pháp quang phổ ở bước sóng 620 nm Từ nồng độ còn lại, tính toán lượng metilen blue bị hấp thụ tương ứng với 1 g đất sét để xác định giá trị CEC (meq/100 g) của mẫu đất sét [40].

2.6.4.3 Phương pháp ngoại hấp chất hoạt động bề mặt dạng cation

Sự ngoại hấp được tiến hành tại pH = 7 Cho 2 g mẫu vào 20 mL nước loại ion, thêm vào 30 mL dung dịch chất hoạt động bề mặt dạng cation, khuấy từ với tốc độ 600 vòng/phút trong 8 h Sau đó mẫu được ly tâm với tốc độ 15000 vòng/phút trong 15 phút, phần dung dịch trên mặt được gạn bỏ Mẫu được phân tích lượng carbon hữu cơ tổng cộng để xác định nồng độ chất hoạt động bề mặt dạng cation còn lại Các loại chất hoạt động bề mặt có thể được dùng như: N(CH3)3.HCl, N(CH3)4 +

2.6.4.4 Phương pháp ngoại hấp phức etilendiamin đồng (Cu(EDA) 2 2+ )

Lấy 0,5 g mẫu đất cho vào ống ly tâm chứa 5 mL dung dịch phức Cu(EDA)2 2+, sau đó thêm 20 mL nước cất Hỗn hợp được khuấy đều trong 30 phút và ly tâm để loại bỏ phần dung dịch ở trên, xác định nồng độ phức còn lại bằng phương pháp chuẩn độ iod hoặc bằng phương pháp phổ nguyên tử Từ kết quả này tính ra giá trị CEC (meq/100 g) của mẫu đất sét [42].

Tính acid của đất sét khoáng sau khi hoạt hóa acid được gia tăng đáng kể do sự thay thế các cation có thể trao đổi giữa bề mặt liên lớp bằng các ion H +

2.6.5.1 Phương pháp chuẩn độ điện thế

Tổng quát phản ứng đa thành phần

2.7.1 Giới thiệu phản ứng đa thành phần

Thuật ngữ phản ứng đa thành phần (Multicomponent Reaction, MCR) mô tả những quá trình hình thành nối giữa ba hay nhiều hơn ba tác chất trong một quá trình tổng hợp tạo thành hợp chất hữu cơ có cơ cấu phức tạp (Hình 2.15) Phản ứng này ban đầu được chủ yếu được áp dụng trên những quá trình súc hợp giữa những dẫn xuất carbonil và những tác chất thân hạch khác nhau

Hiện nay, MCR đã được áp dụng hầu như trong tất cả quy trình tổng hợp được biết trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ hiện đại Lợi ích của MCR do sự gia tăng nhanh chóng kích thước phức tạp của sản phẩm, dẫn đến thúc đẩy tính kinh tế của quá trình tổng hợp MCR cho phép tạo ra nhiều nối mới từ những chất tham gia ban đầu trong quy trình một bước mà không cần cô lập chất trung gian, thay đổi điều kiện phản ứng hay thêm tác nhân khác Vì vậy, MCR giảm các bước trung gian và tránh những bước bảo vệ nhóm chức

Những quy trình tổng hợp sử dụng MCR tiết kiệm thời gian và năng lượng, ngoài ra MCR cũng được những nhà hóa dược chú trọng quan tâm trong quá trình tìm kiếm nhằm tạo ra thư viện những hợp chất phục vụ cho quá trình dò tìm những hợp chất có hoạt tính sinh học và khám phá ra những loại thuốc mới [46]

Hình 2.15 Sơ đồ phản ứng đa thành phần

2.7.2 Sự hình thành và phát triển của phản ứng đa thành phần

Phản ứng đa thành phần đầu tiên được áp dụng trong tổng hợp amino axit là phản ứng Strecker, thực hiện từ aldehid, KCN và NH4Cl vào năm 1850 Trong phản ứng này, một amoniac, một aldehid và một HCN kết hợp thành amin α-ciano, sau đó thủy giải thành axit α-amino.

Sau đó những phản ứng tương tự được phát triển như phản ứng Mannich và một loạt những chuyển hóa được thiết lập để tổng hợp ra những dị hoàn chứa nitrogen gồm có phản ứng Biginelli, Hantzsch hay Asinger [48-51] cũng đều dựa trên quá trình súc hợp truyền thống này (Hình 2.16)

Hình 2.16 Một số phản ứng đa thành phần được thực hiện đầu tiên

Vài năm sau đó, sự phát triển của phản ứng đa thành phần được mở rộng bằng cách sử dụng hợp chất isocianur (R-NC) nhằm tổng hợp hợp chất amid α- aciloxi từ một aldehid hay ceton, một acid carboxilic và một hợp chất isocianur

Phản ứng Passerini ba thành phần là phản ứng đa thành phần đầu tiên sử dụng loại hợp chất isocianur này (Hình 2.17) [52] Sau đó phản ứng này trở thành một trong những ví dụ nổi bật cho sự phát triển phản ứng đa thành phần dựa trên isocianur (the isocyanide-based MCR, IMCR) Isocianur đóng vai trò đặc biệt quan trọng không chỉ trong phản ứng Passerini mà còn trong những phản ứng IMCR khác do khả năng hình thành sản phẩm cộng tại vị trí α bằng cách phản ứng với tác nhân thân hạch và thân điện tử tại nguyên tử carbon

Năm 1962, Ugi đã phát triển phản ứng IMCR bốn thành phần bằng cách sử dụng thêm một tác chất là amin bên cạnh ba hợp chất có sẵn của phản ứng Passerini là aldehid hay ceton, acid carboxilic và isocianur nhằm tạo thành sản phẩm amid α- acilamino (Hình 2.18) [53]

2.7.3 Những phương pháp phát triển phản ứng đa thành phần

Những cơ cấu sản phẩm đa dạng và phức tạp có thể được hình thành nhờ sử dụng phản ứng đa thành phần (MCR) Kết cấu MCR cũng có thể được mở rộng bằng cách điều chỉnh các phản ứng đã được nghiên cứu sẵn để khai thác các đường đi phản ứng mới Các phương pháp thiết kế nhằm tạo ra MCR mới để mở rộng sự đa dạng trong cơ cấu sản phẩm có thể chia thành bốn phương pháp chính [54].

- Thay thế một tác chất (Single reactant replacement, SRR)

- Chuỗi phản ứng lắp ráp (Modular reaction sequences, MRS)

- Sự khác biệt dựa trên điều kiện phản ứng (Condition-based divergence, CBD)

- Kết hợp nhiều phản ứng đa thành phần (Union of MCRs, MCR 2 )

2.7.3.1 Thay thế một tác chất trong phản ứng đa thành phần (SRR)

Phương pháp SRR, được Ganem giới thiệu lần đầu, là một bước tiến của MCR, tập trung đánh giá cơ chế và vai trò của các nhóm chức năng ở từng thành phần trong một phản ứng MCR đã biết Trong nguyên lý SRR, một tác chất C có thể được thay thế bằng một tác chất D có hoạt tính hoá học tương tự nhằm tạo điều kiện cho sự cộng hợp với A và các thành phần liên quan trong hệ thống, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và độ chọn lọc của phản ứng.

B Hoạt tính hay nhóm chức của D sẽ dẫn đến MCR tạo thành sản phẩm khác Do đó, phương pháp này tạo thành hệ thống cơ cấu sản phẩm đa dạng (Hình 2.19)

2.7.3.2 Chuỗi phản ứng lắp ráp (MRS)

Phương pháp này khá tương tự với phương pháp SRR nhưng xảy ra khi hợp chất trung gian từ chất nền A, B và C của phản ứng MCR ban đầu phản ứng với một thành phần khác được thêm vào Sự thay đổi thành phần thứ 4 được thêm vào dẫn đến sự đa dạng trong cơ cấu các sản phẩm tạo thành (Hình 2.20)

Hình 2.19 Nguyên tắc SRR trong phản ứng đa thành phần

2.7.3.3 Sự khác biệt dựa trên điều kiện phản ứng (CBD)

CBD trong MCR cho phép tạo ra nhiều cấu trúc khung sản phẩm khác nhau từ các chất tham gia ban đầu bằng cách điều chỉnh các điều kiện phản ứng Khi một MCR có nhiều thành phần phản ứng đồng thời, các hướng phản ứng sẽ phân nhánh và dẫn tới nhiều sản phẩm khác nhau Mục đích của quá trình này là tăng tính linh hoạt và đa dạng hóa danh mục sản phẩm bằng cách tối ưu các điều kiện phản ứng để kiểm soát cấu trúc và hướng sản phẩm.

26 của phương pháp CBD này là điều chỉnh hướng đi của phản ứng bằng cách thay đổi điều kiện phản ứng nhằm tạo thành những sản phẩm mới (Hình 2.21)

2.7.3.4 Phương pháp kết hợp nhiều MCR (MCR 2 )

Phương pháp này kết hợp hai hoặc nhiều loại phản ứng MCR trong cùng một quá trình, cho phép các nhóm có hoạt tính xuất hiện trong sản phẩm của MCR thứ nhất (được hình thành trong quá trình phản ứng hoặc có sẵn trên chất nền ban đầu) tham gia MCR thứ hai Bằng cách thay đổi MCR thứ hai bằng cách thêm vào các chất tham gia E/F hoặc G/H, có thể hình thành nhiều cấu trúc khung sản phẩm khác nhau, như minh họa ở Hình 2.22.

Hình 2.20 Nguyên tắc của phương pháp MRS

Hình 2.21 Nguyên tắc của phương pháp CBD

Ứng dụng hợp chất 1,3-dicarbonil trong phản ứng đa thành phần

MCR phụ thuộc vào khả năng nhận diện các tâm phản ứng của các chất nền đơn giản, nơi những tâm này có thể được hoạt hóa chọn lọc và theo thứ tự ở từng bước của một quy trình tổng hợp Trong nhóm chất nền này, hợp chất 1,3-dicarbonil, thường được gọi là β-dicarbonil, được xem là một trong những chất nền tiềm năng có đầy đủ các khả năng trên Hợp chất β-dicarbonil có thể tham gia vào quá trình chuyển hóa liên phân tử hoặc nội phân tử và thể hiện tính chọn lọc hóa học cao trong quá trình hình thành liên kết Khả năng này của β-dicarbonil xuất phát từ sự tồn tại riêng biệt của các nhóm chức cạnh nhau gồm hai tâm thân điện tử và bốn tâm thân hạch (Hình 2.23).

Hình 2.22 Nguyên tắc của phương pháp MCR 2

Hình 2.23 Các tâm phản ứng trên hợp chất 1,3-dicarbonil

Những hợp chất β-dicarbonil đơn giản được xem là chất nền điển hình với nhiều nhóm thế phong phú, đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá các phản ứng phổ biến như phản ứng Michael và Knoevenagel Đồng thời, ý tưởng ứng dụng hợp chất β-dicarbonil vào các phản ứng đa thành phần (MCR) cũng được nghiên cứu và mở rộng, từ đó tăng cường khả năng tổng hợp và thiết kế các sản phẩm hữu ích trong hóa học tổng hợp.

Phản ứng đa thành phần (MCR) khởi nguồn từ những đóng góp của Hantzsch năm 1882 và Biginelli năm 1893 Khoảng nửa thế kỷ sau, MCR được áp dụng thành công vào tổng hợp toàn phần hợp chất tự nhiên tropinon bởi Robinson và Schöpf Kế thừa những đóng góp này, các nghiên cứu về hợp chất β-dicarbonyl đã phát triển nhanh chóng và đồng thời, MCR dựa trên β-dicarbonyl đã trở thành một phương pháp mới nổi bật trong hóa học hữu cơ.

2.8.2 Giới thiệu một số phản ứng dùng hợp chất 1,3-dicarbonil có hai tâm thân hạch

Nhà hóa học người Ý Pietro Biginelli đã báo cáo tổng hợp thành công dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin-2-on (DHPM) năm 1893 từ benzaldehyde, ethyl acetoacetate và urea, trong dung môi ethanol với đun hoàn lưu và xúc tác bởi axit HCl loãng (xem Hình 2.24) [48] Phương pháp này sau này được gọi là phản ứng Biginelli, và các dẫn xuất DHPM được sinh ra từ phản ứng này mang tên của tác giả.

5-Etoxicarbonil-6-metil-4-phenil- 3,4-dihidropirimidin-2-on.

Hình 2.24 Sơ đồ phản ứng Biginelli

Sau khi tổng hợp những dẫn xuất của 3,4-dihidropirimidin-2-on, nhiều nhà hóa học đã cố gắng tìm cách đề nghị cơ chế phản ứng Biginelli

Phản ứng Biginelli là phản ứng giữa ba thành phần khác nhau, vì vậy cơ chế phản ứng xảy ra được các tác giả đề nghị theo nhiều cách khác nhau

Cơ chế qua trung gian phản ứng aldol hóa

Sweet and Fissekis proposed a Biginelli reaction mechanism in which an aldol condensation between an aldehyde and a 1,3-dicarbonyl compound forms an intermediate that then reacts with urea to produce the final Biginelli product, as depicted in Figure 2.25 [58].

Hình 2.25 Cơ chế do Sweet và Fissekis đề nghị

Cơ chế qua trung gian phản ứng Knoevenagel

Atwal và các cộng sự đã tổng hợp các chất trung gian thông qua phản ứng súc hợp Knoevenagel giữa các hợp chất carbonyl không bão hòa và các hợp chất 1,3-dicarbonyl Các chất trung gian này sau đó được cho phản ứng với các dẫn xuất của ure trong dung môi DMF, được xúc tác bởi baz (base), như thể hiện ở Hình 2.26 [59].

Cơ chế này cho thấy phản ứng tổng hợp sản phẩm Biginelli có thể đi theo hướng đã đề ra nhưng ít được đề cập tới do qua hai gian đoạn tiến hành phản ứng (phản ứng Biginelli chỉ qua một giai đoạn duy nhất)

Hình 2.26 Cơ chế do Atwal đề nghị

Cơ chế qua trung gian N-benziliden-ure

Kappe đã dựa trên kỹ thuật phổ từ hạt nhân (NMR) để kiểm tra chính xác cơ chế phản ứng Biginelli Trong cơ chế được đề xuất, bước đầu tiên là sự kích hoạt ure bởi axit nhằm hình thành trung gian ion N-acyliminium từ carbonyl của phân tử aldehyde Bước kế tiếp là sự tấn công của hợp chất 1,3-dicarbonyl lên trung gian N-acyliminium theo phản ứng, dẫn đến liên kết giữa các thành phần và hình thành sản phẩm của chu trình Biginelli.

Michael, sau đó khử nước để tạo sản phẩm Biginelli (Hình 2.27) [60]

Khi Saloutina và cộng sự dùng CF3COCH2COOEt thay cho ester acetoacetic

Theo [61], người ta đã cô lập được trung gian và xác nhận bước khử nước tiếp theo bằng acid p-toluenesulfonic Suresh và Jagir cũng nghiên cứu sự khử nước của trung gian này trong cơ chế bằng cách dùng GaCl3, và họ nhận thấy GaCl3 khan có hiệu quả khử nước tốt hơn GaCl3 ngậm nước.

Cơ chế qua trung gian N,N-benzilidenbisure

Folker và Johnson là người đầu tiên đề nghị cơ chế cho phản ứng Biginelli Trong môi trường acid họ đã tạo thành trung gian 1,1’-(phenilmetandiil)diure bằng phản ứng giữa một phân tử aldehid với hai phân tử ure, sau đó chuyển hóa thành sản phẩm cuối của phản ứng Biginelli bằng cách cho phản ứng với hợp chất 1,3- dicarbonil (Hình 2.28) [62]

Hình 2.27 Cơ chế do Kappe đề nghị

Hình 2.28 Cơ chế do Folker và Johnson đề nghị

Cơ chế phản ứng qua trung gian 3-uredocrotonat

Hình 2.29 Cơ chế do Cepanec đề nghị

Cepanec và cộng sự đã chứng minh rằng phản ứng Biginelli có thể xảy ra qua trung gian của sự cộng thân hạch phân tử ure vào carbon carbonil của hợp chất 1,3-dicarbonil tạo thành sản phẩm trung gian dưới xúc tác của SbCl3 [63] Sau đó trung gian này phản ứng với aldehid tạo sản phẩm Biginelli (Hình 2.29)

Phản ứng được xúc tác lần đầu tiên bằng acid HCl, sau này nhiều acid proton khác như H2SO4-Al2O3 [64], acid p-toluensulfonic [61], acid metansulfonic [65], acid acetic [66], acid trifluoroacetic [67] đã được sử dụng trong quá trình tổng hợp sản phẩm Biginelli

Các axit Lewis, điển hình như triflat [69], được sử dụng để đạt hiệu quả cao và rút ngắn thời gian phản ứng trong tổng hợp sản phẩm Biginelli Tuy nhiên, cơ chế xúc tác của từng kim loại trong các loại axit Lewis này cần được nghiên cứu sâu hơn để làm rõ vai trò của chúng và tối ưu hóa điều kiện phản ứng ở các hệ chất xúc tác khác nhau.

Chất lỏng ion hiện nay được xem như dung môi xanh tuân thủ 12 nguyên tắc của Hóa học Xanh và được sử dụng rộng rãi như xúc tác hoặc dung môi hoặc cả hai trong tổng hợp hữu cơ Gần đây, vấn đề sử dụng chất lỏng ion trong phản ứng Biginelli đã thu đuợc nhiều sự quan tâm nhằm tăng hiệu quả phản ứng hay làm cho quy trình tổng hợp xanh hơn Nhiều loại chất lỏng ion đã được sử dụng trong tổng hợp sản phẩm Biginelli như [Bmim]FeCl4 [70], [Hmim]HSO4 [71], [C4mim]HSO4

[72], [Bmim]BF4 [73], [Bmim]Sac [74], [Bmim]Cl.2 AlCl3 [75], tetrafluoroborat n- butilpiridinium [76], trifluoroacetat 1-metilimidazolium [77]…

NGHIÊN CỨU

Nội dung nghiên cứu

Điều chế xúc tác từ đất sét thô lấy tại tỉnh Lâm Đồng

Nghiên cứu một số tính chất lý-hóa đặc trưng của các xúc tác này

Khảo sát các xúc tác này trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 3,4- dihidropirimidin-2-on (4a-o)

Khảo sát các xúc tác này trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (7a-n và 8a-q)

Khảo sát các xúc tác này trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin (11a-k và 12a-k)

Khảo sát các xúc tác này trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (14a-n và 15a-o)

Nghiên cứu khả năng thu hồi và tái sử dụng của các xúc tác đã điều chế.

Xác định tính chất của xúc tác điều chế

Giản đồ nhiễu xạ tia X (Hình 3.1) cho thấy mẫu đất sét tinh chế chứa chủ yếu là montmorillonite, một phần kaolinite và illite (Phụ lục 1) Kết quả nghiên cứu hàm lượng montmorillonite bằng phương pháp nhiễu xạ tia X cho kết quả trong Bảng 3.1 và Bảng 3.2 (Phụ lục 2)

Bảng 3.1 Hàm lượng (%) đất sét khoáng và tạp chất trong mẫu LDTC

Mẫu Quartz Plagiocla Đất sét khoáng Sericite

Bảng 3.2 Hàm lượng (%) các loại đất sét khoáng khác nhau trong mẫu LDTC

Mẫu / Đất sét khoáng Kaolinite Chlorite Illite Smectite Illit-Smectite

Hàm lượng các khoáng khác nhau (đất sét khoáng và không phải đất sét khoáng) có trong các mẫu montmorillonite tinh chế được trình bày trong Bảng 3.1 Hàm lượng các loại đất sét khoáng khác nhau chứa trong các mẫu montmorillonite tinh chế được trình bày trong Bảng 3.2

Từ hai bảng trên ta tính được hàm lượng montmorillonite có trong các mẫu montmorillonite tinh chế: Hàm lượng montmorillonite trong mẫu đất sét Lâm Đồng tinh chế = (77,2 x 70,7)/100 = 55%

Các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid được điều chế bằng cách đun hoàn lưu montmorillonite tinh chế với dung dịch acid H2SO4 có nồng độ thay đổi từ 10- 50% Acid H2SO4 được sử dụng để nghiên cứu hoạt hóa acid montmorillonite thay vì acid HCl do chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acid đến khả năng xúc tác của các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid, acid HCl không thể pha dung dịch acid có nồng độ trên 40% Các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid được nghiên cứu sự thay đổi cơ cấu bằng giản đồ nhiễu xạ tia X, kết quả so sánh các giản đồ được trình bày trong Hình 3.2 (Phụ lục 3-7)

Khi hoạt hóa acid thì cường độ mũi đầu tiên của đất sét khoáng montmorillonite giảm dần theo sự tăng dần nồng độ acid dùng cho quá trình hoạt hóa Vị trí 2θ của các mũi tăng nhẹ trong quá trình hoạt hóa

Khi hoạt hóa acid thì cơ cấu đất sét bị phá hủy dần dần theo sự gia tăng nồng độ acid hoạt hóa [17][173] Nguyên nhân này làm cho cường độ mũi giảm dần khi tăng nồng độ acid hoạt hóa và vị trí 2θ của các mũi tăng nhẹ do khoảng cách giữa các lớp bị thu hẹp lại trong quá trình hoạt hóa acid (do các cation ở bề mặt liên lớp được thay bằng cation H + , lớp solvat hóa của cation H + nhỏ hơn các cation khác nên

44 khoảng cách giữa hai lớp bị thu hẹp) Montmorillonite Lâm Đồng tinh chế có khoảng cách liên lớp là 14,9, montmorillonite Lâm Đồng hoạt hóa acid 40% thì khoảng cách liên lớp là 13,0 Cường độ mũi trên giản đồ XRD với nồng độ acid hoạt hóa là 50% cho thấy cơ cấu của montmorillonite bị phá hủy đáng kể

Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu montmorillonite tinh chế

Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid

Thành phần phần trăm của các oxit trong các mẫu được xác định bằng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF), và kết quả phân tích thành phần hóa học của các mẫu được trình bày trong Bảng 3.3.

Bảng 3.3 Thành phần hóa học của các mẫu

Stt Thành phần hóa học K10 KSF LDTC LD20 LD60

[176] [176] Phụ lục 8 Phụ lục 9 Phụ lục 10

Mẫu montmorillonite tinh chế chứa cation chủ yếu trong tấm bát diện và một phần trong tấm tứ diện là cation Fe 3+ , khi hoạt hóa bằng acid H2SO4 có nồng độ 20% thì hàm lượng SiO2 tăng và hàm lượng Fe2O3 giảm do tấm bát diện bị hòa tan một phần trong quá trình hoạt hóa [174] Hàm lượng Al2O3 không thay đổi do cation trung tâm là Fe 3+ dễ bị hòa tan hơn cation là Al 3+ [18] Sự hòa tan các cation trung tâm của tấm tứ diện thấp hơn rất nhiều so với cation trung tâm của tấm bát diện nên sự phá hủy cơ cấu của montmorillonite trong quá trình hoạt hóa được xem như là sự hòa tan tấm bát diện [175], vì vậy hàm lượng SiO2 tăng lên khi hoạt hóa với H2SO4 20% Tuy nhiên, khi tăng nồng độ acid hoạt hóa lên 60% thì hàm lượng

Fe2O3 không giảm nhiều trong quá trình hoạt hóa, cho thấy cấu trúc của montmorillonite chỉ bị hòa tan một phần và không bị phá hủy hoàn toàn khi hoạt hóa bằng axit có nồng độ cao Quá trình hoạt hóa axit còn giúp làm sạch bề mặt liên lớp của montmorillonite; khi hoạt hóa bằng axit H2SO4 20%, các tạp chất trên bề mặt bị loại bỏ (P2O5, TiO2, MnO, CaO).

Kết quả xác định thành phần hóa học của 2 mẫu montmorillonite K10 và KSF cho thấy cation trung tâm của tấm bát diện chủ yếu là Al 3+ và của tấm tứ diện chủ yếu là Si 4+ [176]

3.2.3 Diện tích bề mặt riêng

Bảng 3.4 Diện tích bề mặt riêng các mẫu

LD10 146 Phụ lục 12 LD20 188 Phụ lục 13

LD30 277 Phụ lục 14 LD40 269 Phụ lục 15 LD50 254 Phụ lục 16

Diện tích bề mặt riêng được đo bằng ngoại hấp N2 theo phương pháp của Brunauer–Emmett–Teller (BET) [177] Các phân tử khí N2 được cho ngoại hấp đơn lớp trên bề mặt liên lớp của montmorillonite, cụ thể là trên các lỗ trống micropore và mesopore Sau đó, diện tích bề mặt riêng được tính dựa trên số phân tử N2 ngoại hấp nhân với diện tích một phân tử N2 Kết quả xác định diện tích bề mặt riêng các mẫu được trình bày trong Bảng 3.4.

Diện tích bề mặt riêng của các mẫu montmorillonite tinh chế rất thấp vì tạp chất tự nhiên chiếm các lỗ trống micropore và mesopore nên các phân tử N2 không ngoại hấp lên các lỗ trống liên lớp Với hoạt hóa axit ở nồng độ thấp (10%), bề mặt liên lớp được làm sạch tạp chất và diện tích bề mặt riêng tăng đáng kể Nồng độ axit hoạt hóa càng cao (20–40%) gây phá hủy dần cơ cấu của tấm bát diện, khiến micropore chuyển thành mesopore và đồng thời xuất hiện thêm nhiều lỗ trống micropore trên bề mặt liên lớp, do đó diện tích bề mặt riêng tăng đáng kể so với đất sét tinh chế Khi nồng độ axit hoạt hóa quá cao (50%), cấu trúc tấm bát diện bị phá hủy đáng kể nên phần lớn lỗ trống tại bề mặt liên lớp trở thành macropore (lỗ trống macropore ngoại hấp N2 không đáng kể) Do đó diện tích bề mặt riêng giảm dần.

47 riêng với 2 mẫu montmorillonite K10 và KSF chúng tôi nhận thấy mẫu montmorillonite hoạt hóa acid LD30 và LD40 có diện tích bề mặt riêng lớn hơn KSF rất nhiều và cao hơn montmorillonite K10 khoảng 20%

Bảng 3.5 Độ acid các mẫu khi xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích

KSF 255,0 Độ acid của các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid được xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích [44] Các mẫu được cho vào thể tích xác định NaOH, sau một thời gian xác định lại nồng độ NaOH còn lại Độ acid được tính bằng mili đương lượng mol NaOH đã mất trên 100 g mẫu Kết quả đo độ acid được trình bày trong Bảng 3.5

Mẫu montmorillonite tinh chế có độ acid thấp do các cation trong khoảng cách liên lớp chủ yếu là K + và Ca 2+ Khi hoạt hóa acid với H2SO4 10%, các cation nằm trong khoảng cách liên lớp được thay thế bằng ion H + , vì vậy tính acid Brửnsted của mẫu LD10 tăng lờn đỏng kể Khi tăng nồng độ acid hoạt húa lờn 40% thì độ acid của các mẫu tăng lên tương ứng, tuy nhiên khi nồng độ acid H2SO4 là 50% thì độ acid của mẫu bắt đầu giảm Quá trình hoạt hóa acid xảy ra đồng thời hai quá trình: Giai đoạn đầu tiên là thay thế cation trong khoảng cách liên lớp bằng ion

Tổng hợp dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin-2-on (DHPM)

Hình 3.4 Sơ đồ phản ứng tổng hợp 4a

3.3.1 Khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid

3.3.1.1 So sánh khả năng xúc tác của các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid Đầu tiên chúng tôi tiến hành khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất DHPM 4a bằng phương pháp đun khuấy từ trong điều kiện không dung môi (Hình 3.4) Điều kiện phản ứng ban đầu khi khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid: nhiệt độ 110 o C, khối lượng xúc tác 0,1 g (ứng với 2 mmol tác chất), 1a:2:3 = 1:1:1 (mmol) và thời gian phản ứng 120 phút Kết quả được trình bày trong Bảng 3.7

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid

Xúc tác Hiệu suất (%) a SBET (m 2 /g) Độ acid (meqNaOH/100 g)

LD50 54 254 117,0 a Hiệu suất cô lập

Phản ứng Biginelli xảy ra tốt khi sử dụng xúc tác acid, khi không sử dụng xúc tác thì hiệu suất tổng hợp 4a thấp Chúng tôi nhận thấy có sự tương quan về khả năng xúc tác trên phản ứng Biginelli với diện tích bề mặt riêng và độ acid của xúc tác Mẫu montmorillonite tinh chế có độ acid và diện tích bề mặt thấp nhất nên hiệu suất tổng hợp 4a thấp nhất Diện tích bề mặt riêng và độ acid của các mẫu xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid tăng dần từ LD10 đến LD40 và bắt đầu giảm với mẫu LD50, vì vậy hiệu suất phản ứng tổng hợp DHPM tăng dần từ LD10 đến LD40 Mẫu LD30, LD40 có độ acid và diện tích bề mặt riêng xấp xỉ nhau nên có hiệu suất tổng hợp 4a tương đương nhau Mẫu xúc tác LD50 có diện tích bề mặt riêng và độ acid bắt đầu giảm nên hiệu suất tổng hợp DHPM giảm theo tương ứng

3.3.1.2 Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác LD30

Bảng 3.8 Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác LD30

Kết quả trong Bảng 3.7 cho thấy LD30 là xúc tác montmorillonite hoạt hóa axit tốt nhất cho phản ứng tổng hợp 4a Vì vậy, LD30 được sử dụng để tiến hành tối ưu các điều kiện phản ứng nhằm nâng cao hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm Việc tối ưu này giúp cân bằng giữa tốc độ phản ứng, sự chọn lọc và tuổi thọ của xúc tác, đồng thời tăng tính lặp lại của quy trình tổng hợp 4a Kết quả cho thấy ứng dụng LD30 cải thiện hiệu suất so với các xúc tác khác và có tiềm năng mở rộng cho các đáp ứng phản ứng liên quan.

52 ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a nhằm mục đích kiểm tra khả năng xúc tác của montmorillonite hoạt hóa acid Kết quả được trình bày trong Bảng 3.8

Kết quả Bảng 3.8 cho thấy khi sử dụng xúc tác LD30 thì thời gian ít ảnh hưởng đến phản ứng nhưng khi thời gian phản ứng dài hơn 120 phút thì hiệu suất tổng hợp 4a bắt đầu giảm (thí nghiệm 1-5) Nhiệt độ ảnh hưởng khá lớn đến phản ứng tổng hợp 4a, nhiệt độ thấp hơn 110 o C không cung cấp đủ năng lượng để phản ứng xảy ra tốt nhưng nhiệt độ trên 110 o C hiệu suất phản ứng lại giảm do ure bị bay hơi khỏi hỗn hợp phản ứng (thí nghiệm 6-8) Tỉ lệ các tác chất cũng ảnh hưởng nhiều đến phản ứng, khi sử dụng lượng thừa benzaldehid hay ure thì hiệu suất phản ứng giảm nhưng sử dụng lượng thừa acetoacetat etil thì hiệu suất phản ứng tăng, tuy nhiên tăng lượng tác chất acetoacetat etil lên quá nhiều sẽ làm hiệu suất phản ứng giảm (thí nghiệm 9-12) Lượng xúc tác sử dụng không ảnh hưởng nhiều đến phản ứng, tuy nhiên khi lượng xúc tác sử dụng nhiều thì hiệu suất tổng hợp 4a giảm (thí nghiệm 14-17) Điều kiện tối ưu khi sử dụng xúc tác LD30 trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất DHPM 4a: thời gian phản ứng 120 phút, nhiệt độ 110 o C, 1a:2:3 1:1:1,25 (mmol), lượng xúc tác 100 mg (ứng với 2 mmol benzaldehid)

3.3.2 Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation

3.3.2.1 So sánh khả năng xúc tác của các montmorillonite trao đổi cation

Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a sử dụng xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid LD30 cho hiệu suất tốt (70%) Nhiều nghiên cứu sử dụng những xúc tác acid Lewis cho kết quả tốt trong phản ứng tổng hợp dẫn xuất DHPM như Fe(NO3)3.9H2O, Cu(NO3)2.3H2O, ZrCl4 [180-182] Xúc tác LD30 đã điều chế chứa những ion H + trong khoảng trống liên lớp có thể trao đổi với các cation kim loại khác Vì vậy, LD30 được nghiên cứu trao đổi ion H + với một số cation kim loại có hóa trị khác nhau nhằm điều chế ra các xúc tác montmorillonite trao đổi cation [14] Những xúc tác này được áp dụng trong phản ứng tổng hợp 4a nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các cation trong khoảng cách liên lớp đến hoạt tính của xúc tác Điều

53 kiện áp dụng khi tiến hành khảo sát xúc tác sử dụng là 1a:2:3 = 1:1:1 (mmol), thời gian 90 phút, nhiệt độ 90 o C, lượng xúc tác là 0,1 g (ứng với 2 mmol chất nền)

Bảng 3.9 Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation

Stt Xúc tác Hiệu suất (%) a e/r b

10 Al 3+ -LD30 58 4,4 a Hiệu suất cô lập b Tỉ lệ điện tích và bán kính cation

Kết quả Bảng 3.9 cho thấy xúc tác trao đổi cation H + bằng cation hóa trị 1 cho hiệu suất tổng hợp 4a thấp nhất chứng tỏ khả năng xúc tác đến từ các cation ở khoảng trống liên lớp của montmorillonite Các cation kim loại khi được trao đổi với cation H + ở khoảng trống liên lớp của montmorillonite sẽ thể hiện tính chất acid Brửnsted và acid Lewis [13] Tớnh chất acid Brửnsted của cỏc cation trong khoảng trống liên lớp này được tạo ra do sự phân cực các phân tử H2O của lớp vỏ hidrat hóa xung quanh cation (Hình 2.12) Sự phân cực này phụ thuộc vào tỉ lệ giữa điện tích và bán kính của cation (e/r) [183], các cation có tỉ lệ e/r càng lớn thì sự phân cực càng mạnh, thể hiện tớnh acid Brửnsted càng cao [13] Vỡ vậy cỏc cation húa trị 3 cú tớnh acid Brửnsted mạnh hơn so với cỏc cation húa trị 2 Nghiờn cứu của Reddy cũng cho thấy các cation hóa trị 2 (Zn 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ ) thể hiện tính chất acid Lewis vượt trội hơn so với tớnh chất acid Brửnsted do kớch thước lớn của cỏc cation này giúp chúng có xu hướng dễ dàng nhận đôi điện tử tự do qua tương tác Lewis [183]

Giá trị e/r của cation Na+ thấp nhất nên có khả năng xúc tác phản ứng tổng hợp 4a ở mức thấp nhất (Bảng 3.9, thí nghiệm 1) Khi so sánh khả năng phản ứng của các cation hóa trị 3 khi được trao đổi với cation H+ ở khoảng trống liên lớp của montmorillonite, chúng ta nhận thấy độ mạnh acid Brønsted của các cation này có ý nghĩa đối với hoạt tính xúc tác.

54 sự đồng nhất giữa giá trị e/r và hiệu suất tổng hợp 4a được chứng minh ở các cation Al3+, có tính acid Brønsted mạnh nhất nên cho hiệu suất tổng hợp 4a cao nhất Khi so sánh khả năng xúc tác của các cation hóa trị 2 với các cation hóa trị 3, chúng tôi nhận thấy cation hóa trị 2 cho hiệu suất tổng hợp 4a cao hơn; dựa trên kết quả này, nguyên nhân có thể là khi phản ứng diễn ra ở nhiệt độ dưới 100 °C thì acid Lewis thể hiện xúc tác tốt hơn acid Brønsted Nghiên cứu của tác giả Shimizu cho thấy giá trị e/r của cation khi tăng cường độ mạnh tính chất acid Brønsted có thể được dùng để đánh giá tương đối sức mạnh của tính chất acid Lewis; vì vậy các cation hóa trị 2 có giá trị e/r càng cao thì tính acid Lewis càng mạnh Kết quả tổng hợp 4a của một số cation hóa trị 2 khi được trao đổi với cation H+ được trình bày trong Bảng 3.9 cho thấy cation Cu2+ có giá trị e/r cao nhất và khả năng xúc tác tốt nhất, còn cation Pb2+ có giá trị e/r thấp nhất và khả năng xúc tác thấp nhất.

Ngoài ra, nghiên cứu của Wang khi sử dụng một số muối vô cơ ngậm nước xúc tác cho phản ứng tổng hợp 4a dưới dạng xúc tác acid Lewis cũng xảy ra tốt tại nhiệt độ thấp (70 o C) [181] Kết quả so sánh khả năng xúc tác của các muối vô cơ ngậm nước này cũng cho thấy hiệu suất tổng hợp 4a phụ thuộc vào giá trị e/r (thứ tự khả năng xúc tác của các muối tác giả đã nghiên cứu Cu(NO3)2.2H2O > Fe(NO3)3.9H2O > Al(NO3)3.H2O) Bên cạnh đó, kết quả của luận án khi nghiên cứu tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid trao đổi với cation Cu 2+ cho thấy xúc tác tốt nhất khi tiến hành phản ứng tại nhiệt độ 70 oC (Bảng 3.10, thí nghiệm 15) Điều này giúp tái khẳng định dự đoán ban đầu là phản ứng tổng hợp 4a xảy ra tại nhiệt độ thấp hơn 100 o C thì acid Lewis xúc tác tốt hơn acid Brửnsted

3.3.2.2 Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác Cu 2+ -LD30

Trong những xúc tác đã điều chế thì xúc tác trao đổi với cation Cu 2+ cho hiệu suất tốt nhất Vì vậy mẫu xúc tác trao đổi với cation Cu 2+ được sử dụng để tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a nhằm mục đích khảo sát khả năng xúc tác của montmorillonite trao đổi cation

Bảng 3.10 Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác Cu 2+ -LD30

Kết quả Bảng 3.10 cho thấy nhiệt độ phản ứng tốt nhất là 70-80 o C, nhiệt độ cao hơn thì hiệu suất giảm dần (thí nghiệm 2-4) Thời gian tốt nhất cho phản ứng là

135 phút, tăng thêm thời gian thì hiệu suất giảm mạnh Khi khảo sát tỉ lệ các chất tham gia phản ứng chúng tôi nhận thấy hiệu suất phản ứng chỉ tăng khi gia tăng lượng benzaldehid sử dụng Khi tăng lượng acetoacetat etil hay ure thì hiệu suất giảm (thí nghiệm 8-13) Kết quả này phù hợp với cơ chế do Kappe đề nghị [60] là phản ứng tổng hợp DHPM xảy ra qua trung gian giữa benzaldehid với acetoacetat etil hay benzaldehid với ure, vì vậy tăng lượng benzaldehid sử dụng thì gia tăng sự tạo thành sản phẩm trung gian dẫn đến hiệu suất tổng hợp DHPM tăng Lượng xúc tác cũng ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng, khối lượng xúc tác cần thiết để phản ứng xảy ra tốt là 75 mg Khi sử dụng lượng xúc tác ít hơn 75 mg thì phản ứng xảy ra không tốt, tăng thêm lượng xúc tác sử dụng không làm thay đổi hiệu suất tổng hợp 4a (thí nghiệm 14-16) Điều kiện phản ứng tối ưu khi sử dụng xúc tác Cu 2+ - LD30: nhiệt độ 70 o C, thời gian 135 phút, 1a:2:3 = 1,25:1:1 (mmol), lượng xúc tác

75 mg (ứng với 2 mmol tác chất)

Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp DHPM 4a từ benzaldehyde bằng xúc tác Cu2+-LD30 cho thấy hiệu suất cao và nhiệt độ cần thiết cho phản ứng thấp hơn nhiều so với khi sử dụng xúc tác LD30 Với khả năng xúc tác tốt của Cu2+-LD30 được xác nhận, nghiên cứu về khả năng tái sử dụng xúc tác này được tiến hành dưới cùng điều kiện tối ưu của phản ứng tổng hợp nhằm đánh giá tính bền vững và hiệu quả kinh tế của hệ xúc tác.

3.3.2.3 Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác Cu 2+ -LD30

Kết quả Bảng 3.11 cho thấy hiệu suất tổng hợp 4a giảm dần theo số lần tái sử dụng Kết quả này có thể do hàm lượng cation Cu 2+ bị mất đi trong quá trình phản ứng (bị trao đổi với những cation khác sinh ra trong quá trình phản ứng) Để kiểm tra nhận định này chúng tôi đã tiến hành lặp lại sự trao đổi cation của xúc tác đã sử dụng 1 lần, sau đó áp dụng nghiên cứu khả năng xúc tác của mẫu xúc tác này trong cùng điều kiện phản ứng tối ưu Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất phản ứng của xúc tác này không thay đổi so với xúc tác chưa sử dụng

Bảng 3.11 Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác Cu 2+ -LD30

Số lần tái sử dụng Hiệu suất (%) a

* Xúc tác sử dụng 1 lần tiến hành trao đổi cation lại

Ngoài các yếu tố đã được xem xét trước đó, chúng tôi kiểm tra khả năng giảm hoạt tính của xúc tác montmorillonite trao đổi Cu2+ do Cu2+ bị ngoại hấp trên cấu trúc của montmorillonite và sự giải hấp diễn ra trong quá trình phản ứng Đầu tiên, xúc tác được khuấy với etanol, với lượng xúc tác và thể tích etanol được điều chỉnh phù hợp với điều kiện phản ứng tối ưu, trong khoảng thời gian tương ứng với thời gian phản ứng (135 phút) Sau đó, xúc tác được lọc, rửa sạch, sấy khô và nghiền.

Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP)

3.4.1 Khảo sát xúc tác điều chế trên phản ứng tổng hợp DHP Đầu tiên, các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid và montmorillonite trao đổi cation đã điều chế được nghiên cứu áp dụng trên phản ứng Hantzsch nhằm mục đích tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) 7a bằng phương pháp chiếu xạ vi sóng trong điều kiện không dung môi (Hình 3.5) Điều kiện phản ứng thực hiện:

1a:3:5:6 = 1:1:1:1.5 (mmol), thời gian 10 phút, nhiệt độ 90 o C, lượng xúc tác 0,15 g (ứng với 1 mmol chất nền) Kết quả trình bày trong Bảng 3.19 và Bảng 3.20

Hình 3.5 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin

Bảng 3.19 Khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid

Stt Xúc tác Hiệu suất (%) a

7 LD50 54 a Hiệu suất cô lập

Kết quả Bảng 3.19 và Bảng 3.20 cho thấy phản ứng tổng hợp DHP có hiệu suất rất thấp khi không sử dụng xúc tác Các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid xúc tác phản ứng tốt hơn các xúc tác montmorillonite trao đổi cation trong cùng điều kiện phản ứng Trong các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid, có sự tương quan về khả năng xúc tác với diện tích bề mặt riêng và độ acid của các mẫu xúc tác

68 tương tự như phản ứng tổng hợp DHPM Mẫu LD30 và LD40 có hiệu suất tổng hợp

7a cao nhất do có diện tích bề mặt riêng và độ acid lớn nhất Các xúc tác trao đổi cation được điều chế từ xúc tác LD30 do mẫu LD30 và LD40 có hiệu suất tổng hợp

Bảng 3.20 Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation

Stt Xúc tác Hiệu suất (%) a

12 Co 2+ -LD30-200 35 a Hiệu suất cô lập

Kết quả so sánh các xúc tác montmorillonite trao đổi cation với các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid khi tiến hành phản ứng tổng hợp 7a trong cùng điều kiện phản ứng cho thấy các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid có khả năng xúc tác tốt hơn (Bảng 3.19) Từ đó, khẳng định phản ứng tổng hợp 7a xảy ra tốt khi được tiến hành với xỳc tỏc acid Brửnsted So sỏnh cỏc mẫu montmorillonite trao đổi cation hóa trị 3 với các mẫu montmorillonite trao đổi cation hóa trị 2 khi tiến hành tổng hợp 7a cho thấy các mẫu xúc tác cation hóa trị 3 cho hiệu suất tổng hợp 7a cao hơn Ngoài ra, các mẫu montmorillonite trao đổi cation được hoạt hóa tại nhiệt độ

200 o C cho hiệu suất tổng hợp 7a thấp hơn các mẫu montmorillonite trao đổi cùng loại cation hoạt hóa tại 100 o C (Bảng 3.20, thí nghiệm 10-12) Những điều này cũng giúp khẳng định nhận xét phản ứng tổng hợp 7a xảy ra tốt với xúc tác acid

Brửnsted So sỏnh cỏc xỳc tỏc montmorillonite trao đổi cation húa trị 3 cho thấy mẫu trao đổi cation Fe 3+ cho hiệu suất tổng hợp tốt nhất, điều này xảy ra ngược với

Đánh giá tính chất acid Brønsted của cation Fe3+ so với hai cation hóa trị 3 khác là Al3+ và Cr3+ (Bảng 3.9) cho thấy sự tương đồng về mức độ acid của chúng Kết quả này cũng được quan sát ở mẫu xúc tác montmorillonite trao đổi cation hóa trị 2 là Zn2+ so với các cation hóa trị 2 khác Chúng tôi dự đoán phương pháp kích hoạt phản ứng bằng tia vi sóng đã làm tăng phân cực của nước trong lớp vỏ hydrate của Fe3+ và Zn2+, từ đó làm tăng tính acid Brønsted của hai mẫu xúc tác này.

3.4.2 Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 7a dùng xúc tác LD30

Sau khi khảo sát được xúc tác tốt nhất trong các mẫu xúc tác điều chế, xúc tác LD30 được sử dụng tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 7a nhằm mục đích kiểm tra khả năng xúc tác của mẫu xúc tác LD30 trong phản ứng tổng hợp 7a

Kết quả Bảng 3.21 cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng khá nhiều đến hiệu suất tạo thành sản phẩm DHP 7a, nhiệt độ tốt nhất để chiếu xạ vi sóng khi tổng hợp 7a là 70 oC (thí nghiệm 3), nhiệt độ quá thấp không đủ năng lượng để kích hoạt phản ứng nên hiệu suất phản ứng thấp (thí nghiệm 1,2) Tuy nhiên khi nhiệt độ quá cao hiệu suất phản ứng cũng giảm tương ứng (thí nghiệm 4,5) Điều này xảy ra do sự chiếu xạ vi sóng cung cấp nhiệt trực tiếp từ phân tử các phân tử, vì vậy phản ứng dễ dàng bị quá nhiệt nếu sử dụng nhiệt độ chiếu xạ cao Thời gian chiếu xạ tốt nhất là 5 phút khi tổng hợp sản phẩm 7a (thí nghiệm 3), tăng thêm thời gian chiếu xạ làm giảm hiệu suất phản ứng do sản phẩm bị phân hủy khi chiếu xạ vi sóng thời gian dài (thí nghiệm 8,9) Tỉ lệ các chất tham gia phản ứng ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất tổng hợp 7a, tỉ lệ tốt nhất là 1a:3:5:6 = 1:2:1:1,5 (mmol) (thí nghiệm 12) Lượng acetat etil và acetat amonium sử dụng dư so với benzaldehid thúc đẩy hiệu suất tạo sản phẩm 7a do cơ chế phản ứng tổng hợp DHP xảy ra qua hai trung gian [189] (thí nghiệm 11-15), tuy nhiên khi sử dụng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion thừa lại làm giảm hiệu suất phản ứng (thí nghiệm 10) Lượng xúc tác sử dụng ảnh hưởng nhiều đến phản ứng tổng hợp 7a, hiệu suất tạo thành 7a chỉ đạt trung bình khi không sử dụng xúc tác (thí nghiệm 17) Lượng xúc tác tối ưu cho phản ứng là 150 mg (thí nghiệm 21), sử dụng lượng xúc tác ít hơn thì hiệu suất tổng hợp 7a cũng thấp hơn

70 tương ứng (thí nghiệm 18-20) Tuy nhiên nếu tăng lượng xúc tác quá nhiều thì hiệu suất phản ứng bắt đầu giảm (thí nghiệm 22)

Bảng 3.21 Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 7a dùng xúc tác LD30

Điều kiện tối ưu của phản ứng tổng hợp 7a khi thực hiện chiếu xạ vi sóng ở điều kiện không dung môi là thời gian 5 phút, nhiệt độ 70 °C và tỉ lệ tác chất được tối ưu, nhằm đạt hiệu suất và độ đồng nhất cao cho sản phẩm 7a Việc áp dụng chiếu xạ vi sóng trong các tham số này giúp rút ngắn thời gian và tăng cường hiệu suất so với các phương pháp tổng hợp truyền thống trong môi trường không dung môi Việc xác định và duy trì những điều kiện tối ưu này đóng vai trò then chốt cho tính tái lập và chất lượng của quá trình tổng hợp.

1a:3:5:6 = 1:2:1:1,5 (mmol), lượng xúc tác sử dụng 150 mg (ứng với 1 mmol chất nền)

3.4.3 Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác

Bảng 3.22 Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác LD30

Số lần sử dụng Hiệu suất (%) a

Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 7a cho thấy mẫu xúc tác LD30 có khả năng xúc tác rất tốt, thể hiện hiệu suất vượt trội của LD30 trong quá trình tổng hợp Do đó, dựa trên các điều kiện phản ứng tổng hợp 7a tối ưu đã được khảo sát, LD30 được tiến hành nghiên cứu khả năng tái sử dụng nhằm đánh giá tính bền vững và tiềm năng ứng dụng của LD30 trong chu kỳ xúc tác tiếp theo.

Kết quả Bảng 3.22 cho thấy xúc tác LD30 có khả năng tái sử dụng tốt, xúc tác hầu như không thay đổi hoạt tính sau 4 lần sử dụng

3.4.4 Tổng hợp một số dẫn xuất DHP

Xúc tác LD30 được sử dụng tổng hợp một số dẫn xuất DHP khác dựa trên sự thay đổi chất nền benzaldehid bằng những dẫn xuất benzaldehid mang các nhóm thế khác nhau Các dẫn xuất này được tiến hành tổng hợp sử dụng điều kiện phản ứng tối ưu đã khảo sát khi sử dụng xúc tác LD30

Kết quả Bảng 3.23 cho thấy các dẫn xuất DPH mang nhóm thế rút và cho điện tử trên nhân hương phương (7a-n) cho hiệu suất phản ứng tốt Những dẫn xuất mang nhóm thế rút điện tử cho hiệu suất cao hơn (7e-j) những dẫn xuất mang nhóm thế rút điện tử (7k-m) do nhóm thế rút điện tử làm tăng hoạt nhóm carbonil trong khi nhóm cho điện tử làm giảm hoạt nhóm carbonil Trường hợp đặc biệt khi aldehid mang nhóm thế fluoro trên nhân hương phương có hiệu suất phản ứng thấp hơn (7b-d) Dẫn xuất DHP mang nhóm thế nitro tại vị trí orto (7n) tăng hoạt nhóm carbonil nhưng có hiệu suất phản ứng thấp hơn các nhóm thế làm giảm hoạt nhóm carbonil do nhóm nitro tăng hoạt nhóm carbonil mạnh dẫn đến phản ứng xảy ra mãnh liệt nên sản phẩm sau phản ứng bị phân hủy một phần

Bảng 3.23 Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất DHP

7n 2-NO2 74 a Hiệu suất cô lập

3.4.5 Tổng hợp dẫn xuất DHP mang nhóm thế đối xứng

Hợp chất 7a mang những nhóm thế bất đối xứng trên nhân 1,4-dihidropiridin tại vị trí 2,3 và 5,6 do phản ứng tổng hợp được thực hiện với 2 hợp chất β-dicarbonil khác nhau Vì vậy, chúng tôi tiến hành thay thế hợp chất acetoacetat etil bằng một phân tử 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion nhằm tổng hợp ra hợp chất 1,4- dihidropiridin mang các nhóm thế đối xứng nhau tại vị trí 2,3 và 5,6 (Hình 3.6)

Hình 3.6 Sơ đồ tổng hợp 8a mang nhóm thế đối xứng

3.4.5.1 Khảo sát xúc tác montmorillonite trên phản ứng tổng hợp 8a

Bảng 3.24 Kết quả khảo sát xúc tác đã điều chế

Stt Xúc tác Hiệu suất (%) a

14 Cu 2+ -LD30-200 40 a Hiệu suất cô lập Điều kiện phản ứng thực hiện quá trình khảo sát các xúc tác montmorillonite trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 8a là 1a:5:6 = 1:2:1,5 (mmol), thời gian chiếu xạ vi sóng 10 phút, nhiệt độ 90 o C, lượng xúc tác 100 mg (ứng với 1 mmol chất nền) Kết quả Bảng 3.24 khảo sát các xúc tác đã điều chế trên phản ứng tổng hợp 8a cũng cho thấy những montmorillonite hoạt hóa acid xúc tác tốt hơn những montmorillonite trao đổi cation Trong những xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid thì xúc tác LD30 và LD40 vẫn chứng tỏ khả năng xúc tác tốt nhất của mình do có độ acid và diện tích bề mặt riêng lớn nhất (thí nghiệm 3,4) Kết quả này cũng cho

Tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin

Hình 3.8 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin

3.5.1 Khảo sát xúc tác sử dụng Đầu tiên, các xúc tác điều chế được nghiên cứu áp dụng trên phản ứng tổng hợp sản phẩm piranoquinolin 11a, 12a bằng phương pháp chiếu xạ siêu âm trong điều kiện không dung môi (Hình 3.8) Điều kiện phản ứng thực hiện: 1a:9:10 2:1:1 (mmol), thời gian 90 phút, nhiệt độ 30 o C, lượng xúc tác 0,15 g (ứng với 1 mmol chất nền) Kết quả trình bày trong Bảng 3.28

Bảng 3.28 Kết quả khảo sát các xúc tác đã điều chế

Stt Xúc tác Hiệu suất (%) a cis:trans b

17 Co 2+ -LD40-200 43 80:20 a Tổng hiệu suất cô lập của sản phẩm cis và trans b Tỉ lệ cis:trans dựa trên khối lượng sản phẩm cô lập

Kết quả Bảng 3.28 cho thấy xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid cho hiệu suất phản ứng tổng hợp 11a, 12a tốt hơn xúc tác montmorillonite trao đổi cation

Trong các xúc tác montmorillonite hoạt hóa axit, xúc tác LD40 cho hiệu suất phản ứng cao nhất (thí nghiệm 4) Quá trình tổng hợp các dẫn xuất piranoquinolin diễn ra tốt khi có mặt xúc tác axit, do đó LD40, với độ axit cao nhất, được cho là có hiệu suất phản ứng cao nhất Quá trình tổng hợp các dẫn xuất piranoquinolin xảy ra qua trung gian imin từ phản ứng giữa benzaldehyde và anilin [125] Vì vậy khi sử dụng xúc tác montmorillonite trao đổi cation, các cation kim loại ở khoảng trống liên lớp bị giảm hoạt tính do nguyên tử nitrogen của nhóm imin liên kết với các cation này [125,191].

So sánh hoạt tính xúc tác giữa các montmorillonite trao đổi cation chúng tôi nhận thấy những cation ở khoảng trống liên lớp có hóa trị 2 (Cu 2+ , Zn 2+ , Co 2+ , Ni 2+ ) cho hiệu suất phản ứng cao hơn cation hóa trị 3 (Cr 3+ , Fe 3+ ) và cation hóa trị 1 (Na + ) trừ trường hợp cation Cd 2+ Kết quả này do những cation Cu 2+ , Zn 2+ , Co 2+ và Ni 2+ là

According to HSAB (hard and soft acids and bases) theory, there are 81 cations that show intermediate Lewis acid character, positioned between hard and soft Lewis acids; among these, Cr3+, Fe3+, and Na+ are examples of hard Lewis acids.

Cu2+ là cation có tính acid Lewis mềm; nhóm imin có tính baz Lewis trung gian giữa baz Lewis cứng và mềm, nên chúng tương tác tốt với các acid Lewis ở mức trung gian, do đó khả năng xúc tác của montmorillonite trao đổi cation chứa Cu2+, Zn2+, Co2+ và Ni2+ được cho là tốt nhất và mang lại hiệu suất phản ứng cao nhất so với các montmorillonite trao đổi cation khác Các mẫu xúc tác montmorillonite trao đổi cation chứa Cu2+, Zn2+ và Co2+ (Bảng 3.28, nghiệm 7, 8, 11) cho hiệu suất phản ứng tốt nhất; vì vậy chúng tôi tiến hành nung ở điều kiện tối ưu là 200°C trong 3 giờ để khảo sát sự thay đổi hoạt tính khi nung ở nhiệt độ cao Kết quả cho thấy các xúc tác này khi nung có hoạt tính xúc tác giảm mạnh do tính axit Brønsted của các mẫu xúc tác giảm đáng kể khi hoạt hóa ở nhiệt độ cao hơn 100°C Kết quả này cho thấy phản ứng tổng hợp 11a, 12a diễn ra tốt khi sử dụng xúc tác mang tính axit.

Brửnsted Kết quả này phự hợp với kết quả so sỏnh giữa montmorillonite hoạt húa acid và montmorillonite trao đổi cation khi tổng hợp 11a, 12a

Phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin hình thành hai sản phẩm là hai xuyên lập thể phân (11a và 12a), hai sản phẩm này có thể được tách riêng sau khi kết thúc phản ứng Hai sản phẩm này có cấu hình cis và trans tùy thuộc vào hướng đóng vòng của phản ứng aza-Diels–Alder là endo hay exo (Hình 3.9) [140]

Sản phẩm endo được ưu đãi tạo thành trong phản ứng đóng vòng aza-Diels– Alder nên các sản phẩm cis tạo thành với tỉ lệ cao so với các sản phẩm trans [193]

Tỉ lệ cis-trans của sản phẩm khi khảo sát các xúc tác đã điều chế có sự khác biệt rõ ràng Các xúc tác montmorillonite trao đổi cation có sự chọn lọc sản phẩm cis cao hơn xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid Tuy nhiên khi nung các mẫu xúc tác montmorillonite trao đổi cation tại 200 o C thì sự chọn lọc sản phẩm cis giảm thấp hơn xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid (thí nghiệm 15-17)

Hình 3.9 Cơ chế hình thành 2 sản phẩm đồng phân

Hai đồng phân cis-trans này khác nhau tại vị trí H 4a và H 5 , đồng phân cis có

H 4a và H 5 cùng hướng trong khi đồng phân trans có H 4a và H 5 ngược hướng Để phân biệt 2 đồng phân cis-trans này chủ yếu dựa vào sự khác nhau tại vị trí H 4a và

Trong phổ 1H-NMR của hợp chất có vòng piran và vòng quinolin, hằng số ghép giữa hai proton H4a và H5 phụ thuộc vào đồng phân: đồng phân cis, với H4a và H5 cùng hướng, cho hằng số ghép J4a,5 = 5,6 Hz, đặc trưng cho Gauche (Gauche conformation); đồng phân trans, với H4a và H5 ngược hướng, cho hằng số ghép J4a,5 = 10,8 Hz, và sự định hướng này chỉ xảy ra khi vòng piran và nhóm phenyl ở vị trí đối lập so với vòng quinolin.

3.5.2 Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 11a, 12a

Xúc tác LD40 có khả năng xúc tác phản ứng tổng hợp 11a, 12a tốt nhất, vì vậy LD40 được sử dụng để tối ưu hóa phản ứng này

Kết quả Bảng 3.29 tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 11a, 12a dùng xúc tác

LD40 cho thấy phản ứng xảy ra tốt tại nhiệt độ thấp, tăng thêm nhiệt độ làm giảm

83 hiệu suất phản ứng (thí nghiệm 1-3) Thời gian cần thiết để phản ứng xảy ra hoàn toàn là 90 phút, tăng thêm thời gian lên 180 phút không làm thay đổi hiệu suất phản ứng (thí nghiệm 4-6)

Bảng 3.29 Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 11a, 12a

18 90 30 2:1:1,5 250 88 a Tổng hiệu suất cô lập của 2 sản phẩm cis và trans

Khảo sát thay đổi tỉ lệ của từng tác chất chúng tôi nhận thấy tăng lượng benzaldehid sử dụng giúp làm tăng đáng kể hiệu suất phản ứng, tuy nhiên sử dụng quá nhiều benzaldehid làm giảm hiệu suất phản ứng (thí nghiệm 8,9) Tăng lượng anilin sử dụng làm giảm đáng kể hiệu suất phản ứng (thí nghiệm 10), tăng lượng 3,4-dihidro-2H-piran giúp làm tăng hiệu suất phản ứng nhưng sử dụng nhiều hợp chất này làm giảm hiệu suất phản ứng (thí nghiệm 11,12) Lượng anilin dùng trong phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin không sử dụng dư so với benzaldehid do cơ chế của phản ứng xảy ra qua trung gian hình thành imin từ phản ứng của benzaldehid và anilin, lượng anilin dư sẽ phản ứng vào nhóm imin làm giảm lượng

Trong hệ thống tổng hợp các dẫn xuất piranoquinolin, lượng benzaldehyde dư thúc đẩy hình thành trung gian imin Lượng xúc tác ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng, vì nếu không có xúc tác thì không thu được sản phẩm mong muốn (thí nghiệm 14) Lượng xúc tác tối ưu cho phản ứng là 200 mg; sử dụng thêm xúc tác không làm thay đổi hiệu suất tạo thành sản phẩm Điều kiện phản ứng tối ưu được xác định là thời gian 90 phút, nhiệt độ 30 o C, tỉ lệ 1a:9:10 = 2:1:1,5 (mmol), và lượng xúc tác 200 mg tương ứng với 1 mmol tác chất.

3.5.3 Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác

Bảng 3.30 Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác LD40

Số lần sử dụng Hiệu suất (%) a

4 62 a Tổng hiệu suất cô lập của 2 sản phẩm cis và trans Điều kiện tối ưu của phản ứng tổng hợp 11a, 12a dùng xúc tác LD40 cho thấy phản ứng xảy ra tốt với hiệu suất cao, vì vậy LD40 được nghiên cứu khả năng tái sử dụng trên phản ứng tổng hợp 11a, 12a dùng điều kiện phản ứng tối ưu đã khảo sát Kết quả Bảng 3.30 cho thấy xúc tác LD40 có thể sử dụng nhiều lần, hiệu suất phản ứng giảm nhẹ sau mỗi lần sử dụng Tuy nhiên, sử dụng lần thứ 4 thì vẫn cho hiệu suất phản ứng tốt

3.5.4 Tổng hợp một số dẫn xuất piranoquinolin

Chúng tôi nghiên cứu khả năng tái sử dụng xúc tác LD40 trong phản ứng tổng hợp 11a, 12a và mở rộng phạm vi tổng hợp một số dẫn xuất piranoquinolin khác bằng cách thay đổi chất nền benzaldehyde và anilin sang các dẫn xuất mang các nhóm thế khác nhau trên vòng phenyl Kết quả của các dẫn xuất này được trình bày trong Bảng 3.31.

Bảng 3.31 Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất piranoquinolin

Ký hiệu Aldehid Anilin Hiệu suất (%) a cis-trans a 89 90:10 b 64 93:7 c 35 90:10 d 58 80:20 e 49 91:9 f 93 90:10 g 72 91:9 h 32 94:6 i 51 92:8 j 50 66:34 k 21 70:30 a Tổng hiệu suất cô lập của 2 sản phẩm cis và trans

Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran

3.6.1 Khảo sát montmorillonite sử dụng làm chất mang rắn

Hình 3.11 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 4H-piran Phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (Hình 3.11) xảy ra tốt khi có xúc tác baz, vì vậy montmorillonite được nghiên cứu sử dụng như là chất mang rắn nhằm mục đích tăng cường khả năng phản ứng của các baz trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran Đầu tiên, baz K2CO3 được chọn sử dụng tẩm trên các chất mang rắn montmorillonite hoạt hóa acid có diện tích bề mặt riêng khác nhau, sau đó tiến hành tổng hợp sản phẩm 14a bằng phương pháp chiếu xạ siêu âm trong dung môi etanol nhằm tìm ra mẫu xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid có khả năng làm chất mang rắn tốt nhất Điều kiện phản ứng khi tiến hành khảo sát các xúc tác này: 1a:3:13 1:1:1 (mmol), nhiệt độ 50 o C, thời gian 25 phút, etanol-H2O (1:1, 6 mL), lượng xúc tác 100 mg (ứng với 2 mmol tác chất)

Bảng 3.33 Kết quả khảo sát montmorillonite hoạt hóa acid làm chất mang rắn

Stt Xúc tác SBET (m 2 /g) Hiệu suất (%) a

6 K2CO3/LD50 254 60 a Hiệu suất cô lập

Kết quả Bảng 3.33 cho thấy khi tẩm baz K2CO3 lên các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid có diện tích bề mặt riêng khác nhau thì có sự tương quan đồng nhất giữa khả năng xúc tác phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran và diện tích bề mặt riêng của mẫu montmorillonite hoạt hóa acid Mẫu montmorillonite tinh chế có diện tích bề mặt riêng thấp nhất nên khi tẩm K2CO3 thì hiệu suất phản ứng thấp nhất, mẫu LD30 và LD40 có diện tích bề mặt riêng lớn nhất nên gia tăng hiệu quả xúc tác của K2CO3 nhiều nhất

3.6.2 Khảo sát các baz khác nhau tẩm trên chất mang rắn LD30

Bảng 3.34 Kết quả khảo sát các xúc tác baz khác nhau

Stt Xúc tác Hiệu suất (%) a

10 Na3PO4/LD30 75 a Hiệu suất cô lập

Sau khi khảo sát được montmorillonite hoạt hóa acid LD30 có khả năng sử dụng làm chất mang rắn tốt nhất, các baz rắn khác được nghiên cứu tẩm trên LD30 Kết quả trình bày trong Bảng 3.34 cho thấy baz K2CO3 khi được tẩm trên montmorillonite hoạt hóa acid LD30 cho hiệu suất tốt hơn so với khi sử dụng trực tiếp (thí nghiệm 1,2) Kết quả này là do xúc tác K2CO3 được trải đều trên bề mặt của chất mang rắn LD30, vì vậy khả năng tiếp xúc với các chất nền gia tăng trong quá trình phản ứng So sánh với các baz khác cho thấy Na2CO3 không có sự khác nhau về hiệu suất phản ứng chứng tỏ cation đi kèm với anion CO3 2- không ảnh hưởng đến khả năng xúc tác Các xúc tác baz sử dụng có hoạt tính giảm dần theo thứ tự: K2CO3, Na2CO3, Na3PO4 > Na2SO3 > CH3COONa Thứ tự hoạt tính này do

Khả năng nhận proton của chất nền giảm dần khi giá trị Kb của các anion tăng lên, cho thấy sự phụ thuộc của hoạt tính acid–base vào đặc tính của anion Tuy nhiên, Na3PO4 cho thấy khả năng xúc tác không bị ảnh hưởng khi được tẩm lên chất mang rắn LD30, như được chứng minh qua thí nghiệm 9 và 10.

Ngược lại, khi Na2SO3 và CH3COONa được sử dụng trong tổng hợp dẫn xuất 4H-piran và tẩm lên chất mang rắn LD30, chúng cho hiệu suất thấp hơn so với sử dụng trực tiếp Kết quả cho thấy quá trình tẩm trên mang rắn LD30 làm cho Na2SO3 và CH3COONa chuyển thành các chất khác, làm giảm khả năng nhận proton của chất nền Chất mang rắn là montmorillonite hoạt hóa acid, chứa các ion H+ ở khe liên lớp; do đó, khi tiến hành tẩm xúc tác bằng phương pháp hòa tan trong nước rồi bay hơi nước ở áp suất thấp, có thể chuyển các anion muối trung hòa thành các anion muối acid, và những anion muối acid này có khả năng nhận proton của chất nền kém hơn so với anion của muối trung hòa nên hiệu suất phản ứng giảm Để kiểm chứng, chúng tôi nghiên cứu mẫu xúc tác có hiệu suất cao nhất là K2CO3/LD30 Kết quả phân tích XRD cho thấy KHCO3 tồn tại trên bề mặt cơ cấu montmorillonite thay vì các phân tử K2CO3, được xác định bằng cách so sánh giản đồ XRD với chuẩn KHCO3 có trong thư viện của máy đo nhiễu xạ tia X.

Chúng tôi cũng tiến hành nghiên cứu phân tích nhiệt của mẫu xúc tác này Kết quả phân tích nhiệt (Hình 3.13) cho thấy có hai mũi hấp thu nhiệt đặc trưng của cấu trúc montmorillonite ở 125 °C và 415 °C, đại diện cho sự mất nước ngoại hấp trên bề mặt và sự mất nước trong cấu trúc của đất sét khoáng montmorillonite; ngoài ra còn có hai mũi hấp thu nhiệt tại 193 °C đại diện cho sự phân hủy KHCO3 thành K2CO3 và một mũi hấp thu nhiệt tại 893 °C đại diện cho sự biến đổi của K2CO3 Từ kết quả nhiễu xạ tia X và phân tích nhiệt trên, chúng ta có thể liên hệ các quan sát này với đặc tính của mẫu xúc tác và hệ thống muối-nước liên quan đến hoạt tính của nó.

92 tôi dự đoán baz đã chuyển thành muối acid khi được tẩm trên montmorillonite hoạt hóa acid

Hình 3.12 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu K2CO3/LD30

Hình 3.13 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu K2CO3/LD30

3.6.3 Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 14a

Sau khi khảo sát các xúc tác khác nhau được tẩm trên chất mang rắn LD30, thay đổi dung môi dùng trong phản ứng tổng hợp 14a được nghiên cứu sử dụng

Kết quả Bảng 3.35 cho thấy, khi không sử dụng dung môi, phản ứng diễn ra với hiệu suất ở mức trung bình Việc dùng dung môi là ethanol hoặc nước riêng lẻ không mang lại hiệu quả cao cho quá trình phản ứng Tuy nhiên, khi kết hợp hai dung môi ethanol và nước theo tỉ lệ 1:1 (v/v), hiệu suất của phản ứng được tăng lên đáng kể.

Việc thử nghiệm các dung môi hữu cơ khác như CHCl3 hoặc CH3CN làm giảm hiệu suất của phản ứng đáng kể, thậm chí khi thời gian chiếu xạ được kéo dài lên 90 phút, do hai dung môi này không hòa tan đầy đủ tất cả chất nền tham gia phản ứng Sau khi chọn được dung môi tối ưu cho quá trình tổng hợp 14a, chúng tôi tiến hành tối ưu hóa điều kiện phản ứng bằng cách sử dụng K2CO3 được tẩm trên chất mang rắn montmorillonite hoạt hóa axit LD30, nhằm cải thiện hiệu suất và tối ưu hóa điều kiện tổng thể của quá trình.

Bảng 3.35 Khảo sát dung môi sử dụng

CH3CN b 10 a Hiệu suất cô lập b Thời gian: 90 phút

Bảng 3.36 Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 14a dùng xúc tác K2CO3/LD30

Kết quả Bảng 3.36 cho thấy thời gian ít ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng, tuy nhiên thời gian phản ứng dài thì hiệu suất giảm đáng kể (thí nghiệm 4,5) Thời gian tối ưu nhất là 25 phút (thí nghiệm 3) Nhiệt độ phản ứng cũng ảnh hưởng không đáng kể, nhiệt độ tối ưu cho phản ứng là 50 o C (thí nghiệm 3) Tỉ lệ tác chất ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất tạo sản phẩm, khi tăng lượng benzaldehid hay acetoacetat etil thì hiệu suất tăng đáng kể (thí nghiệm 11-13) Tỉ lệ giữa các tác chất tối ưu nhất là 1a:3:13 = 1:1,5:1 (mmol) hay 1a:3:13 = 1,5:1:1(mmol) (thí nghiệm 11,13) Điều này được giải thích do phản ứng súc hợp ba thành phần nhưng cơ chế phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 là phản ứng giữa 1a và 13 tạo trung gian benziliden, giai đoạn 2 là phản ứng của 13 với trung gian benziliden tạo sản phẩm [138] Do đó, khi tăng lượng benzaldehid 1a thì sẽ tăng lượng trung gian tạo thành (thí nghiệm 13), tăng lượng acetoacetat etil 3 thì tăng hiệu quả tạo sản phẩm (thí nghiệm 11) Tăng lượng malononitril gấp 1,5 lần thì hiệu suất phản ứng không thay đổi (thí nghiệm 10) Chúng tôi chọn tỉ lệ tác chất 1a:3:13 = 1,5:1:1 (mmol) làm tỉ lệ tối ưu để khảo sát tiếp yếu tố khác Lượng xúc tác sử dụng cũng ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất tạo sản phẩm, khi không sử dụng xúc tác thì phản ứng không xảy ra sau 25 phút chiếu xạ siêu âm, lượng xúc tác quá ít thì hiệu suất thấp (thí nghiệm 15), hiệu suất tối ưu ứng với lượng xúc tác 100 mg, tăng thêm thì hiệu suất không thay đổi (thí nghiệm 16) Điều kiện phản ứng tối ưu nhất sau khi khảo sát dùng phương pháp chiếu xạ siêu âm: thời gian phản ứng 25 phút, nhiệt độ phản ứng

50 o C, tỉ lệ 1a:3:13 = 1,5:1:1 (mmol), lượng xúc tác 100 mg (ứng với 2 mmol tác chất), dung môi EtOH:H2O (1:1, 6 mL)

3.6.4 Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác

Sau khi tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 14a, xúc tác K2CO3/LD30 được khảo sát khả năng tái sử dụng áp dụng điều kiện phản ứng tổng hợp 14a tối ưu Kết quả Bảng 3.37 cho thấy hiệu suất phản ứng giảm mạnh sau mỗi lần phản ứng, điều này xảy ra do ion tẩm trên bề mặt chất mang rắn là HCO3 - khi lấy proton của chất nền

95 chuyển thành khí CO2 nên hàm lượng xúc tác trên bề mặt giảm dần sau mỗi lần sử dụng

Bảng 3.37 Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác K2CO3/LD30

Số lần sử dụng Hiệu suất (%) a

3.6.5 Tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran

Bảng 3.38 Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran

Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 14a cho hiệu suất cao, từ đó phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran được mở rộng bằng bằng cách thay benzaldehid thành

96 những dẫn xuất benzaldehid mang nhiều nhóm thế khác nhau Kết quả được trình bày trong Bảng 3.38

Chúng tôi đã tiến hành tổng hợp dẫn xuất 4H-piran bằng cách sử dụng một số aldehid chi phương như etanal, butanal nhưng không thu được sản phẩm dù đã tăng thời gian chiếu xạ siêu âm lên 60 phút Kết quả này có thể được giải thích do hoạt tính của nhóm carbonil trong các aldehid chi phương yếu hơn nhóm carbonil trong các aldehid hương phương Các dẫn xuất 4H-piran 14a-n đã tổng hợp có hiệu suất cao, những aldehid mang nhóm thế rút điện tử trên nhân hương phương (–Cl, –

NO2) có hiệu suất phản ứng cao hơn những aldehid mang nhóm thế cho điện tử (–

CH3, –C(CH3)3, –OH) Tuy nhiên, những nhóm thế rút điện tử tại vị trí orto cho hiệu suất thấp hơn (thí nghiệm 7,13) Mặt khác, aldehid mang nhóm thế fluoro trên nhân hương phương cho hiệu suất thấp ở cả ba vị trí orto, meta và para (thí nghiệm 2-4).

3.6.6 Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion

Chúng tôi cũng tiến hành tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran khi thay acetoacetat etil bằng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion (Hình 3.14) Khi tiến hành phản ứng với 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion, phản ứng xảy ra nhanh hơn khi sử dụng acetoacetat etil trong cùng điều kiện phản ứng Kết quả khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp 15a cho thấy phản ứng kết thúc sau 5 phút chiếu xạ siêu âm

Hình 3.14 Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion

Bảng 3.39 Tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3- dion

THỰC NGHIỆM

Ngày đăng: 08/08/2021, 19:45

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[23] Ngô Thị Thuận, Hoa Hữu Thu, Nguyễn Văn Bình, Trần Thị Thuý Nga, Tổng hợp và đặc trưng của đất sét Thuận Hải được chống bằng các polioxocation kim loại. Tạp chí Hóa Học 1997, 35, 29-33 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hóa Học
[24] Nguyễn Đức Châu, Trương Minh Lương, Ngô Thị Thuận, Nghiên cứu thành phần cấu trúc và hoạt tính xúc tác của bentonit Thuận Hải biến tính. Tạp chí Hoá Học 1998, 36, 46-50 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hoá Học
[25] Nguyễn Đức Châu, Trương Minh Lương, Ngô Thị Thuận, Phản ứng ankyl hóa toluen bằng isopropyl bromua trên xúc tác bentonit Thuận Hải biến tính. Tạp chí Hóa Học 1997, 35, 70-74 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hóa Học
[26] Hoa Hữu Thu, Nguyễn Văn Bình, Ngô Thị Thuận, Về cơ chế ankyl hóa toluen bằng etyl bromua trong sự có mặt của các bentonit đã xử lý. Tạp chí Hoá Học 1998, 36, 15-18 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hoá Học
[27] Ngô Thị Thuận, Nguyễn Văn Bình, Hoa Hữu Thu, Nguyễn Việt Thắng, Độ hoạt động xúc tác của bentonit Thuận Hải được trao đổi cation Cd 2+ trong phản ứng etyl hóa toluen. Hóa học và Công nghiệp hóa chất 1999, 3, 23 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hóa học và Công nghiệp hóa chất
[28] Ngô Thị Thuận, Nguyễn Văn Bình, Hoa Hữu Thu, Ankyl hoá hiđrocacbon thơm trong sự có mặt của khoáng sét Thuận Hải đã được biến tính bằng các cation kim loại. Tạp chí Hoá Học 1998, 36, 58-61 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hoá Học
[29] Trần Thị Việt Hoa, Trần Hữu Hải, Phan Thanh Sơn Nam, Nghiên cứu phản ứng alkyl hóa toluene trên xúc tác bentonite Bình Thuận biến tính. Tạp chí Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ 2000, 6, 64-71 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ
[30] Phan Thanh Sơn Nam, Vương Quang Thạo, Nghiên cứu sử dụng bentonite Bình Thuận biến tính làm xúc tác cho phản ứng ghép đôi Heck giữa iodotoluene và styrene. Tạp chí Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ 2008, 11, 19-27 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ
[31] Phan Thanh Sơn Nam, Trương Nguyễn Thụy Vũ, Trương Vũ Thanh, Modified Binh Thuan bentonite as an efficient and recycable catalyst for the Suzuki reaction of iodobenzene and phenylboronic acid. Tạp chí Hóa Học 2008, 46, 509-514 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hóa Học
[32] Phan Thanh Sơn Nam, Nguyễn Thị Lê Nhơn, Modified Binh Thuan bentonite as an efficient catalyst for the Sonogashira cross-coupling reaction. Tạp chí Khoa Học và Công Nghệ 2009, 47, 7-13 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Khoa Học và Công Nghệ
[33] Phan Thanh Sơn Nam, Bạch Long Giang, Suzuki reactions of aryl halides using modified Binh Thuan bentonite catalyst under microwave irradiation. Tạp chí Hóa Học 2009, 47, 164-169 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tạp chí Hóa Học
[34] Nguyễn Thị Thanh Vân, Nguyễn Thị Thảo Trân, Lê Ngọc Thạch, Đồng phân hóa limonen, cô lập từ tinh dầu vỏ cam mật, xúc tác montmorilonit. Tuyển tập công trình, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa học Hữu cơ Toàn quốc lần thứ 4 2007, 253-256 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tuyển tập công trình, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa học Hữu cơ Toàn quốc lần thứ 4
[35] Trương Nhật Bình, Lê Ngọc Thạch, Điều chế octaacetat sucroz với xúc tác montmorilonit, Tuyển tập công trình, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa học Hữu cơ Toàn quốc lần thứ 4 2007, 726-730 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tuyển tập công trình, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa học Hữu cơ Toàn quốc lần thứ 4
[1] Bergaya, F.; Lagaly, G., General introduction: Clays, clay minerals, and clay science. Handbook of Clay Science 1 Elsevier, Amsterdam, 2006, chapter 1, 1- 18 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Handbook of Clay Science
[3] Brigatti, M. F.; Galan, E.; Theng, B. K. G., Structures and mineralogy of clay minerals. Handbook of Clay Science 1 Elsevier, Amsterdam, 2006, chapter 2, 19-86 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Handbook of Clay Science
[4] Kumar, B. S.; Dhakshinamoorthy, A.; Pitchumani, K., K10 Montmorillonitee clays as environmentally benign catalysts for organic reactions. Catal. Sci.Technol. 2014, 4, 2378-2396 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Catal. Sci. "Technol
[5] Varma, R. S., Clay and clay-supported reagent in organic synthesis. Tetrahedron 2002, 58, 1235-1255 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tetrahedron
[6] Maes, A.; Stul, M. S.; Cremers, A., Layer charge-cation exchange capacity relationships in montmorillonitee. Clays Clay Miner. 1979, 27, 387-392 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Clays Clay Miner
[7] Stathi, P.; Papadas, I. T.; Enotiadis, A.; Gengler, R. Y. L.; Gournis, D.; Rudolf, P.; Deligiannakis, Y., Effects of acetate on cation exchange capacity of a Zn- containing montmorillonitee: Physicalchemical significance and metal uptake.Langmuir 2009, 25, 6825-6833 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Langmuir
[8] Onal, M.; Sarikaya, Y.; Alemdaroglu, T., The effect of acid activation on some physicalchemical properties of a bentonite. Turk. J. Chem. 2002, 26, 409-416 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Turk. J. Chem

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm