Trang: 1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MOF-118 VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC TRÊN PHẢN ỨNG PAALKNORR Nguyn Th Thu a i Hc Lc Hng a Lp 08CH111, Khoa Công Ngh Hóa TP - i Hc Lc Hng Nguyenthithu.lhu.2008@gmail.com TÓM TẮT ĐỀ TÀI Khung kim loi h-c tng ht hn hp c-bisphenyl dicarboxylic acid (H 2 BPDC) vi Cu(NO 3 ) 2 .3H 2 c hòa tan trong h dung môi DMA/Me c gia nhin 85 o C hình thành cu trúc tinh th MOF-118. Các thông s a MOF-nh bi phân tích nhit trng ng (TGA), nhiu x tia X ( XRD), hin t quét (SEM), ph hng ngoi (IR), p ph khí N 2 c l xp), và quang ph hp thu nguyên t tng hp, tính cht vt liu và nghiên cu hot tính xúc tác ca MOF-c tho luu tiên Vit Nam, MOF-c tng hc ng dng t xúc tác d th cho phn ng Paalknorr giu kin nhi 110 o C. Kt qu nghiên cu còn cho thy phn ng Paal-Knorr trên xúc tác MOF-118 xy ra d th a phn xúc tác hòa tan trong dung dch phn ng. Paal-Knorr. T khóa: Paal-Knorr reaction, MOF-117. 1. Mở đầu Paal-Knorr là phn ng mang li hiu qu cao thông qua mt quá trình phn gin.Phn ng Paal-Knorr xy ra gia mt hp cht Dione và m to thành mt sn phm d vòng, vi s có mt ca cht xúc tác acid.Phn ng này càng ngày càng c các nhà hóa hc quan tâm là vì các sn phm ca nó là pyrrole và furan có nhiu ng dng quan trng [1]. MOFs là loi vt li mi có cu trúc xp m rng, có các l nh li ti ging ong. Cn ca MOFs thuc loi vt liu tinh th, cu to t nhng cation kim loi liên kt vi các phân t h hình thành cu trúc có không gian ba chiu xp và có b mt riêng ln [2]. MOF-c tng hp bt dung môigia Cu(NO 3 ) 2 .3H 2 O vi H 2 BPDC trong h dung môi DMA/MeOH/Pyridine nhi 85 0 C trong 48h. Bên cnh vic tng hp ra MOF-118, tác gi t tính xúc tác ca MOF-8 trên phn ng Paal-Knorr. 2. Thực Nghiệm 2.1 Nguyên liệu 4,4-bisphenyl dicarbonyl acid (H 2 BPDB) (Merck), Cu(NO 3 ) 2 .3H 2 O (Merck), DMA (Merck), Dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) (Merck) . 2.2 Tổng hợp MOF-118 H 2 BPDC (0,027g; 0,11mmol) và Cu(NO 3 ).3H 2 O (0,026g; 0,c hòa tan trong h dung môi DMA/MeOH/pyridine (1.5: 0.5: 0.05 ml) trong mt vial có ny, sau c gia nhit 85 0 C trong t sy. Sau 48h hn hp dung môi và tinh th c làm ngui xung nhi phòng. Tách lp dung môi ra, thu lp tinh th bám trên thành, ra sch tinh th bng DMF 3 ln, mi ln 1ml (ngâm mt ngày), tip tc ra tinh th bng 10ml dichlomethane 2 ln mi l c hot hóa bng h thng Trang: 2 schlenk-line 140 o loi b hoàn toàn dung môi ra khi tinh th c tinh th MOF-118. Hình 1: MOF-118 sau khi tng hc phân tích bphân tích hii -n tích b mc l xp. 2.3 MOF-118 làm xúc tác dị thể cho phản ứng Paal-Knorr. Hòa tan P_anisidine (1mmol; 0,12g) trong 5ml dung môi DMA , cho 0,15ml dodecan khuu hút mu ly t 0 . 0,24ml) và 0,017g MOF-118 vào va khuy va gia nhit 110 o c khi cho xúc tác vào phn ng ta cân xúc tác ri y nhi 100 o C trong 1 gi. C mi gi ly mu mt ln, mi ln ly 0,1ml mu hòa tan trong 3ml diethyleter và cho 0,c c loi b hút theo mu, làm khan bng Na 2 SO 4 nh sn phm. 3. Kết quả và bàn luận 3.1. Tổng hợp MOF-118 và phân tích cấu trúc MOF- c tng hp thành công b t dung môi gia H 2 BPDC (0,027g; 0,11mmol) và Cu(NO 3 ).3H 2 O (0,026g; 0,c hòa tan trong h dung môi DMA/MeOH/pyridine (1.5: 0.5: 0.05) gia nhit 85 0 C trong 42h, thy có tinh th màu xanh xut hin là MOF-118 có công thc là Cu 2 (BPDC) 2 . MOF-118 i dung môi thay b to thun li cho quá trình hot hóa sau này. Sau khi hoc tinh th MOF-118 tinh khit[3]. MOF-118 sau khi tng hp c phân tích bích hii. Kt qu phân tích XRD cho thy MOF-118 có cu trúc tinh th và có trt t vnh 2 = 6 (hình 2). Kt qu phân tích FT-IR cho thy MOF-118 có peak 1534 cm -1 a nhóm C=O ca carboxylate so vi H 2 BPDC thì nhóm này nm 1689cm -1 rõ dch chuyu này chng t phn y ra (hình 3). Kt qu phân tích nguyên t cho thng km là 21,9%, so vi lý thuyt là 21,05u này chng t MOF-11 hút m mt phn hoc dung môi còn bám li trên cu trúc mi gi phân tích nhit TGA cho thy có s gim trng ng nh khi lên ti 285 o C n 398 o C thành phn hu a vt liu bu b phân hy làm vt liu gim xung còn 30,81% khng (hình 4). Kt qu a MOF-118 là 389m 2 /g. Kt qu phân tích tinh th MOF-118 qua kính hin t quét SEM ta thy tinh th MOF-118 có dng hình cubic (hình 5). Phân tích TEM cho nh tht cu trúc bên trong vt rn, kt qu nh hin t truyn qua cho thy MOF-11c tng hp có cu trúc xp cao, khác vi vt liu x c silicas (hình 6). Trang: 3 Hình 2: K Hình 3: Ph FT-IR ca MOF-118 Hình 4: MOF-118 0 500 1000 1500 2000 2500 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 MOF-118 Trang: 4 Hình 5 -118 Hình 6 -118 3.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác trên phản ứng Paal-Knorr Phn ng Paal-Knorr c thc hin gia P_anisidine và 2,5hexandione xúc tác là MOF-118 trong 6h (hình 5). Hình 6: -Knorr xúc tác MOF-118 Tác giả khảo sát các điều kiện sau: Nhi 80 0 C, 90 0 C, 100 0 C, 110 0 C kt qu c th hin trong hình 7, ta thy rng 110 0 chuyt 96,58% % khi thc hin 80 0 C. y, khi nhit phn ng xy ra càng nhanh. u này có th gii thích là do khi nhi ng ca khác phân t tác cht làm chúng có kh p xúc vi ng thi tip xúc vi xúc tác nhi t phn Trang: 5 Hình 7: n hóa Tip theo là t l mol tác cht n P_anisidine : n 2,5hexandione = 1:1; 1:1.5; 1:2, kt qu c th hin trong hình 8. da vào kt qu ta thy rng t l xúc tác n P_anisidine : n 2,5hexandione = 1:2 có chuyn hóa cao nht vi 96,58%. u này có th lý gi tác cht càng p xúc gia tác cht tác cht, tác cht chuyn Hình 8: Tip theo là t l xúc tác 5%, 3%, 1%. Kt qu khc th hin trong (hình 9). u này có th lý gii rng, khi t ng, do có s a cht phn ng vi xúc tác nhi chuy. Khi so ng xúc tác 3 % và 5 % ta thy rng 1h-4h t phn ng % là 2- chuyn hóa gu này có th gii thích là vng xúc tác nhi phn ng ban u x ng tác chn t phn ng xy ra chm li. 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 6 T=80 T=90 T=100 t=110 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 6 1:1 1:1.5 1:2 Trang: 6 Hình 9: Cui cùng là kho sát ng ca dung môi DMF, DMA, DMSO. Kt qu kho sát (hình 10) cho thy dung môi càng phân c chuyn hóa càng cao. Hình 10: Quá trình kho sát tinh d th cho thy rng MOF-118 là xúc tác d th cho phn ng Paal-Knorr (hình 11). Bên c i và tái s dung ca MOF-11t tt sau 5 ln s d chuyn hóa gim t 100%-96,17% (hình12). Hình 11: Kho sát leaching cho thc MOF-118 là xúc tác d th cho phn ng. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 1% 3% 5% 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 6 DMA DMF DMSO 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 6 3% LEACHING Trang: 7 Hình 12: -118 4. Kết luận và kiến nghị Qua thi gian nghiên cu các khía cnh khác nhau c các mc tiêu ra.Tôi c nhng mt s kt qu Tng hp thành công MOF-118 bt dung môi. Các thông s a MOF-nh bi phân tích: TGA, XRD, TEM, SEM, IR, c l xp, AAS. Kt qu cho thy MOF-118, Qua kt qun ng, MOF-118 có kh t cho phn ng Paal-Knorr chuyn hoá cao (100% sau 6 môi DMAn P_anisidine : n 2,5hexandione phn ng 110 o C) và có kh i, tái s dng cao. u tiên Vit Nam, MOF-c tng hc ng dng t xúc tác d th cho phn ng Paal-Knorr gia P_ anisidine và 2,5hexandinone. Vi kt qu t luc ca các cht phn c l xp có th n kh t tính kim loi, ng ca các phi t, s a kim loi vi phi t, s khác nhau v c ht, các cht phn ng phá hy cu trúc vt li thu hi xúc tác ph thu bn vt liu sau phn t liu thu hc khi vn gi nguyên cu trúc sau phn ng. T nghiên cu này cho tht ln, vì vy cn có nhiu nghiên c tìm hiu thêm vè hot tính xúc tác ca vt liu này. 5. Cảm ơn hoàn thành lu nh vào s n lc ca riêng tôi mà còn nh vào s ng dng viên ca thy, cô, các anh ch, các bD Lu tiên tôi xin chân thành cn thy PGS.TS ng dn, truyt kin thc và h tr hoá cht cho tôi trong quá trình làm lu Tôi xin gi li cn anh Nguyng dn và tôi trong sut quá trình tin hành làm lu Tôi xin gi li ci các thy, cô trong khoa Công Ngh Hoá - Thc Phi Hc Lc Ht nhng kin thc quý báu cho tôi trong sut quá trình hi hc,nhng kin th giúp tôi hoàn thành lu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2 4 6 LẦN 1 LẦN 2 0 20 40 60 80 100 LAN 1 LAN 2 LAN 3 LAN 4 LAN 5 Trang: 8 Tôi xin gi li c n các anh, ch và các bn trong phòng thí nghim nghiên cu cu trúc vt lit tình tu ki tôi trong quá trình làm thí nghim. Sau cùng, tôi xin gi li cng viên, c da vng chc c v tinh thn và vt ch tôi yên tâm hoàn thành lutrong sut thi gian qua. 6. Abstract. MOF-118 was synthesized by the method of thermal solvent between Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O with H 2 BPDC. Structural analysis by modern analytical methods such as: XRD, FT-IR, TGA, TEM, SEM, BET, AAS. Application as catalyst for response Paal-knorr. Keywords: Paal-Knorr reaction, MOF-117. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Amarnath, V., et al., Intermediates in the Paal-Knorr synthesis of pyrroles The Journal of Organic Chemistry, 1991. 56(24): p. 6924-6931. [2]. Jess L. C. Rowsell, Omar M. Yaghi (2004), Microporous Materials, 7, 3, 4670-4679. [3]. Theresa M. Reineke, Mohamed Eddaoudi, Michael Fehr, Douglas Kelley and O. M. Yaghi (1997), "From Condensed Lanthanide Coordination Solids to Microporous Frameworks Having Accessible Metal Sites", J.Am. Chem. Soc, vol (121), 1651-1657. . Trang: 1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MOF-118 VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC TRÊN PHẢN ỨNG PAALKNORR Nguyn Th Thu a . sát hoạt tính xúc tác trên phản ứng Paal-Knorr Phn ng Paal-Knorr c thc hin gia P_anisidine và 2,5hexandione xúc tác là MOF-118 trong 6h (hình 5). Hình 6: -Knorr xúc tác. t 0 . 0,24ml) và 0,017g MOF-118 vào va khuy va gia nhit 110 o c khi cho xúc tác vào phn ng ta cân xúc tác ri y nhi 100 o C trong 1