Luận Văn Nghiên cứu thực hiện phản ứng heck sử dụng xúc tác palladium cố định trên vật liệu nano từ tính tron

LỜI MỞ ĐẦU

Phản ứng Heck là phản ứng ghép mạch nhằm xây dựng nên khung C–C, phản ứng này có vai trò to lớn trong tổng hợp để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ mới có nhiều giá trị ứng dụng trong đời sống ở nhiều lĩnh vực khác nhau như dược phẩm, nông nghiệp Mặc dù nó đã được nghiên cứu từ khoảng năm 1971 nhưng hiện nay vẫn đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu.
Phản ứng Heck trước đây thường được thực hiện trong điều kiện gia nhiệt thông thường ở nhiệt độ khá cao nên thời gian phản ứng dài và cho hiệu suất chưa cao. Các nghiên cứu gần đây đã cho thấy phản ứng Heck cho hiệu suất cao khi thực hiện với các loại xúc tác phức khác nhau của Pd, ưu điểm nổi bật của các xúc tác phức là hạn chế tối thiểu việc sinh ra các sản phẩm phụ, hiệu suất cũng nâng lên. Tuy nhiên nếu các xúc tác này được gắn trên các chất mang thì khả năng tách và thu hồi xúc tác được cải thiện. Với sự phát triển của công nghệ nano hiện nay thì việc đưa xúc tác phức trên về dạng nano là có thể, điều này đồng nghĩa với khả năng xúc tác được cải thiện mà vẫn đảm bảo việc thu hồi xúc tác.
Ở Việt nam hiện nay việc nghiên cứu phản ứng này vẫn chưa rộng rãi và vẫn chưa được đưa vào trong chương trình giáo dục. Với luận văn này, chúng tôi muốn nghiên cứu thực hiện phản ứng Heck với xúc tác Pd cố định trên vật liệu nano từ tính dưới điều kiện vi sóng. Với mong muốn khảo sát điều kiện tối ưu để thực hiện phản ứng Heck sao cho vừa nâng cao giá trị của sản phẩm hạn chế ít nhất sản phẩm phụ, tái sử dụng xúc tác để đem lại lợi ích về kinh tế. Hơn nữa, chúng tôi cũng muốn góp phần vào hoàn thiện thêm về các nghiên cứu phản ứng này và hy vọng trong thời gian sớm nhất nó sẽ được đưa vào trong chương trình giáo dục hay áp dụng trong sản xuất thực tế ở Việt nam.



LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tôi muốn gởi lời cảm ơn đến PGS.TS. Phan Thanh Sơn Nam, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi làm luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Hóa hữu cơ, các anh chị phụ trách phòng thí nghiệm hữu cơ đã tạo điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất cũng như tinh thần để tôi thực hiện thí nghiệm trong điều kiện tốt nhất. Cảm ơn các bạn, các em cùng làm trong phòng thí nghiệm 402 B2 đã giúp tôi suốt thời gian tôi thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm.
Sau nữa tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp của tôi đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi để tôi có thời gian hoàn thành khóa học của mình.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tôi những người lo lắng, giúp đỡ và động viên tôi để tôi vượt qua được những khó khăn để có thể hoàn thành khóa học cũng như luận văn này.
Mặc dù tôi đã rất cố gắng để hoàn thành cuốn luận văn này nhưng không tránh khỏi có những thiếu xót, rất mong sự thông cảm, góp ý của quí thầy cô và các bạn.



Nguyễn Thị Hồng Anh


MỤC LỤC
MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU vii
MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ viii
MỤC LỤC CÁC SƠ ĐỒ viii
DANH PHÁP CÁC TỪ VIẾT TẮT xi
LỜI MỞ ĐẦU 3
Chương 1: TỔNG QUAN 4
1.1. Tổng quan về vật liệu nano 4
1.1.1 Giới thiệu 4
1.1.4. Tổng hợp hạt nano 7
1.1.5. Ứng dụng 11
1.2. Xúc tác nano 13
1.2.1. Giới thiệu 13
1.2.2. Các hạt nano làm xúc tác cho phản ứng hóa học. 14
1.2.3. Hạt nano làm chất mang xúc tác 16
1.3. Xúc tác nano từ tính 17
1.3.1 Giới thiệu 17
1.3.2. Cơ sở của hạt nano từ tính 17
1.3.3. Xúc tác Pd cố định trên chất mang nano từ tính 19
1.3.4. Một số xúc tác Pd trên chất mang vật liệu nano từ tính trong phản ứng ghép đôi Heck 22
1.4. Tổng quan về Microwave 27
1.4.1 Giới thiệu chung về vi sóng 27
1.4.2. Cơ chế của vi sóng. 28
1.4.3. Ứng dụng của vi sóng 30
1.5. Tổng quan về phản ứng Heck 32
1.5.1. Cơ chế phản ứng Heck: 33
1.5.2. Ứng dụng của phản ứng Heck 35
Chương 2: TỔNG HỢP XÚC TÁC VÀ 43
XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH 43
2.1. Giới thiệu 43
2.2. Thực nghiệm 44
2.2.1. Nguyên liệu và thiết bị 44
2.2.2. Tổng hợp hạt nano từ tính 45
2.2.3. Amino hóa hạt nano từ tính 46
2.2.4. Tổng hợp cố định base Schiff 46
2.2.5. Tổng hợp xúc tác phức palladium cố định 46
2.3. Kết quả và bàn luận 46
Chương 3: PHẢN ỨNG HECK SỬ DỤNG XÚC TÁC PALLADIUM CỐ ĐỊNH TRÊN VẬT LIỆU NANO TỪ TÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VI SÓNG 56
3.1. Giới thiệu 56
3.2. Thực nghiệm 56
3.2.1. Nguyên liệu và thiết bị 56
3.2.2. Cách tiến hành thông thường phản ứng Heck 58
3.2.3. Thu hồi xúc tác 58
3.2.4. Công thức tính độ chuyển hóa của phản ứng 58
3.3. Kết quả và bàn luận 59
3.3.1. Kết quả khảo sát iodobenzene 59
3.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của xúc tác lên độ chuyển hóa của phản ứng 63
3.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng nhóm thế trên vị trí R của vòng Benzene 66
3.3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng nhóm thế halogen của vòng benzene 69
3.3.1.5. Khảo sát khả năng thu hồi xúc tác 72
3.3.2. Kết quả khảo sát Bromobenzene. 73
3.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của base trong phản ứng 73
3.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của xúc tác 75
3.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng nhóm thế trên vị trí R của vòng Benzene 77
3.3.3. So sánh với phản ứng trong điều kiện gia nhiệt thông thường. 79
Chương 4: KẾT LUẬN 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83