Đồ Án Nghiên cứu tính chất xúc tác của phức Mn2+ và a xít citric trong phản ứng catalaza

Mở đầu

Trong những năm gần đây xúc tác phức chất đồng thể đã thu hút rất nhiều mối quan tâm của các nhà nghiên cứu trên thế giới .Đây là một lĩnh vực mới mẻ có ứng dụng rất đa dạng trên thực tiễn, có quan hệ mật thiết với nhiều lĩnh vực khác nhau như : xúc tác men, xúc tác dị thể , hoá học phối trí, sinh học phân tử , vật lý , công nghiệp hoá học, nông nghiệp, dược phẩm, sinh thái học và bảo vệ môi trường .
Một trong các hướng ứng dụng cơ bản của hệ phức chất là xúc tác cho quá trình oxi hoá khử đồng thể nhất là quá trình oxi hoá các hợp chất hũu cơ với quy mô công nghiệp, chế biến các sản phẩm dầu mỏ , tổng hợp hữu cơ hoá dầu , chuyển hoá các hợp chất cơ bản như olêphin . thành các sản phẩm thương mại như tẩy trắng , làm sạch vật liệu , phân huỷ nhiều chất độc hại trong công nghiệp. Việc nghiên cứu tính chất của xúc tác phức và tìm ra công nghệ chế tạo cũng như khả năng ứng dụng được xem như một hướng phát triển quan trọng của hoá học phức chất hiện đại .
Dựa trên mô hình xúc tác sinh học người ta đã chế tạo nhiều dạng xúc tác phức có hoạt tính và độ chọn lọc cao . Một ưu điểm lớn của các xúc tác phức là có thể hoạt động ở điều kiện mềm với hiệu quả tốt . Người ta đã sử dụng các loại xúc tác này để hoạt hoá các liên kết đôi , các anken , ankyl , tổng hợp hữu cơ cũng như hoạt hoá các phân tử nhỏ như H[SUB]2[/SUB] , O[SUB]2[/SUB], H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2[/SUB] , N[SUB]2[/SUB] , CO, CO[SUB]2[/SUB], C[SUB]2[/SUB]H[SUB]2[/SUB], . Ngày nay việc ứng dụng xúc tác phức không chỉ hạn chế trong những phản ứng hoá học thông thường mà còn có khả năng vươn xa hơn đến những mục đích tối ưu hoá dây chuyền sản xuất tạo ra “môi trường sạch ” tức là sản xuất với năng suất cao , ít sản phẩm phụ và giảm tối đa ô nhiễm môi trường .
Với mục đích giảm thiểu chất thại độc hại trong các quy trình công nghệ thì việc sử dụng O[SUB]2[/SUB] , O[SUB]3[/SUB] , H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2[/SUB] , như những chất oxi hoá cho các phản ứng hoá học là cách lựa chọn tin cậy để tạo ra những sản phẩm thuần khiết hơn đối với môi trường . Tuy nhiên việc sản xuất ozon không dễ dàng và bản thân ozon cũng là khí rất độc , còn các phânn tử O[SUB]2[/SUB], H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2 [/SUB] lại khá trơ về mặt động học vì vậy vấn đề hoạt hoá hai loại phân tử này đã từng là đối tượng nghiên cứu của rất nhiều công trình trên thế giới . Có thể dùng nhiều cách để hoạt hoá chúng như : nhiệt , kỹ thuật chiếu sáng và dùng các xúc tác phức . Mặt khác trong việc nghiên cứu động học và cơ chế phản ứng oxi hoá các hợp chất hữu cơ (S) bằng oxi phân tử hay hydroperoxit được xúc tác bởi ion kim loại chuyển tiếp đang được quan tâm và đầu tư đáng kể . Kết quả của các công trình không những mang lại những định hướng quan trọng cho các quá trình oxi hoá các cơ chất S ở điều kiện mềm mà còn lý giải vai trò của ion kim loại trong nhiều quá trình hoá học cũng như sinh học .
Ngoài ra , nhờ hoạt tính và độ chọn lọc cao của nhiều hệ xúc tác phức , nhất là những hệ xúc tác phức đồng thể oxi hoá khử dựa vào tác nhân oxi hoá H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2[/SUB] mà hàng trăm hệ phản ứng đã được dùng cho mục đích phân tích vi lượng các nguyên tố .
Từ thập niên 70 của thế kỉ trước việc nghiên cứu khả năng hoạt hoá và ứng dụng của phức chất đã thực sự phát triển , các kết quả nghiên cứu đã được đăng tải trong rất nhiều công trình trên thế giới . Mặc dù vậy , cơ chế của quá trình mô phỏng hay quá trình thực mới chỉ được sáng tỏ ở mức định tính hay bán định lượng . Điều này được lý giải bởi tính phức tạp của phản ứng xúc tác như sự chuyển hoá nhanh của các tiểu phân trung gian , tính chất vừa đặc thù vừa đa năng của nhiều loại tương tác , sự ảnh hưởng của nhiều điều kiện như : nhiệt độ , dung môi , bản chất các phối tử , pH, tỉ lệ nồng độ các chất . gây lên nhiều trở ngại trong việc nghiên cứu cơ chế phản ứng xúc tác.
Xuất phát từ ý nghĩa khoa học , vai trò thực tế , khả năng triển vọng cũng như những tồn tại cần được giả quyết của lĩnh vực xúc tác phức chất . Đề tài của đồ án tốt nghiệp được chọn là :
“ Nghiên cứu tính chất xúc tác của phức Mn[SUP]2+[/SUP] và a xít citric trong phản ứng catalaza ”