Hydro hóa tinh dầu sả bằng xúc tác raney nickel

Hydro hóa tinh dầu sả bằng xúc tác raney nickel

THỰC NGHIỆM Tổng hợp xúc tác Raney-Nickel Raney - Nickel được tổng hợp theo phương pháp thử nghiệm loại chlor trong dòng khí trơ. Đây là một phương pháp mới, lần đầu tiên được tiến hành thử nghiệm. Các bước tiến hành như sau: 50g NiCl 2 và 50g Al Cl 3 được hòa trong 100ml cồn 70 o , khuấy, giữ ở 50 o C và theo dõi phản ứng hydrat hóa. Dung dịch chuyển từ màu xanh nickel sang hỗn hợp xốp có màu xanh mạ, lọc, phần bột được sấy khô ở 100 o C. Sau đó nhanh chóng ép thành viên nhỏ, cho vào ống thạch anh (lò 1), cho dòng argon đi qua và tăng nhiệt độ lên 500 o C. Thời gian thiêu kết kéo dài 48 tiếng. Sản phm được nghiền nhỏ, xác định sơ bộ cấu trúc bằng phổ X-ray, IR tại viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng - số 1 đường Mạc Đĩnh Chi, TPHCM Tiến hành phản ứng hydro hóa tinh dầu sả Sau khi được xác định thành phần bằng GC-MS, tinh dầu sả được đem thực hiện phản ứng hidro hóa với xúc tác Ra-Ni trên. KẾT QUẢ - BÀN LUẬN Kết quả tổng hợp Raney-Nickel: Mẫu xúc tác tổng hợp được đem chụp X-ray có hình dạng như ở hình 2.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - ĐỀ TÀI ĐẠT GIẢI NHẤT GIẢI THƯỜNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EUREKA – LẦN XI - 2009 HYDRO HÓA TINH DẦU SẢ BNG XÚC TÁC RANEY-NICKEL Hình 2.1: Phổ đồ X-ray của mẫu Raney- Nikel tổng hợp Hồ Sơn Long (*) GV hướng dẫn: ThS. Trần Bội Châu (**) P hản ứng hydro hóa các hợp chất hữu cơ thường được thực hiện với khí H 2 có sự góp mặt của nhiều xúc tác khác nhau, nhưng đa số là những kim loại quý hiếm, đắt tiền (Ni, Pt, Pd…). Đề tài đã tổng hợp được xúc tác Raney-Nickel, ngoài tính kinh tế, xúc tác này còn có những tính năng vượt trội so với một số xúc tác cổ điển khác dùng cho phản ứng hydro hóa. Hình 1.1: Sơ đồ thiêu kết xúc tác Khoa học & Ứng dụng06 Số 12 - 2010 Kết quả phân tích X-Ray cho thấy ở bước sóng 38 trên thang 2-Theta đã xác định được hai sản phm cùng tồn tại, đó là Nikelchloride dihydrat (NiCl(H 2 O) 2 ) với hàm lượng 13,17% và Nikel-Aluminium Oxide (NiAl 2 O 3 ) với hàm lượng 7,54%. Như vậy, tuy chưa hình thành hợp kim Al - Ni, nhưng xúc tác nhận được đã có sự thay đổi hóa trị, từ Ni +2 sang Ni +3 và Chlor trong AlCl 3 đã chuyển sang Al 2 O 3 . Khi phân tích IR mẫu xúc tác, nhận thấy cấu trúc của nó có vùng đặc trưng ở 3385( nhóm OH hydrat) , vùng 1615 ( O2) và vùng 632 ( Cl ). Các kết quả trên đây cho thấy, bằng phương pháp thiêu kết muối chlor của hai kim loại trên có thể tạo ra một xúc tác dạng Raney-Nikel mới có khả năng tiến hành phản ứng hydro hóa, nhưng phương pháp tổng hợp đơn giản hơn nhiều so với phương pháp trộn cơ học kim loại trong nhiệt độ nóng chảy đã được đề cập ở các công trình khác Kết quả phân tích nguyên liệu và sản phẩm Như vậy, có thể rút ra một số nhận xét sau đây: 1. Nguyên liệu có hàm lượng citronellal không cao. Để thu được Citronellal có hàm lượng cao, cần phải cất phân đoạn trong chân không thấp. 2. Hàm lượng các chất terpen trong loại tinh dầu sả này tương đối cao (chiếm 50%), có thể đã bị pha tinh dầu thông hoặc đây là loại sả Java, có hàm lượng các chất có nhóm OH cao ( 27,4 %). 3. Kết quả phân tích sản phm cho thấy, xúc tác Raney-Nickel tổng hợp được, có khả năng xúc tiến phản ứng hydro hóa, cụ thể 21,25% Citronellal đã được hydro hóa hết và tạo thành Citronellol. Nếu không tính lượng Citronellol có trong nguyên liệu ban đầu, có thể thấy rằng, 21,25% Citronellal đã chuyển thành 13,2% Citronellol, phần còn lại 8,05% citronellal chuyển thành Cardinol hay Elemol. Như vậy độ chuyển hóa citronellal là 100%, trong khi độ chọn lọc citronellol là 62%. 4. Bằng thực nghiệm đã phát hiện quá trình oxi hóa các hợp chất terpen thành các chất có nhóm chức O hay OH. Cụ thể, chỉ có Elemen là không thay đổi (hàm lượng của nó trong nguyên liệu và trong sản phm vẫn nằm ở mức 2%), còn lại các hợp chất khác có hàm lượng nhỏ đều chuyển hóa thành các hợp chất chứa nhóm O (như trường hợp pulegon) hay OH như Cardinol và Elemol. Đây là hiện tượng chưa thể giải thích được nhưng có thể trong khí hydro có lẫn oxy hoặc không khí- tác nhân chính gây nên hiện tượng trên. Tuy nhiên, nếu đúng như vậy, thì xúc tác tổng hợp được không chỉ có chức năng hydro hóa mà còn có khả năng oxy hóa và đồng phân hóa. KẾT LUẬN Qua việc thực hiện đề tài, rút ra một số kết luận sau đây: 1. Đã tổng hợp được một loại xúc tác có khả năng thực hiện tốt phản ứng hydro hóa. Ngoài ra, trong môi trường có oxy, xúc tác này có thể tiếp nhận thêm oxy để tạo thành alcol đối với các hợp chất terpen và có khả năng xúc tiến đóng vòng để hình thành các hợp chất thơm tốt hơn. 2. Bước đầu, bằng X-ray đã xác định được thành phần của xúc tác và hiệu suất của nó. Đây là dạng xúc tác mới trong phản ứng hydro hóa, vẫn chưa có công trình nào công bố. 3. Đã tiến hành phân tích sản phm của phản ứng hydro hóa và nhận thấy thành phần của sản phm là một tập hợp hương có giá trị cao hơn nguyên liệu ban đầu. Tuy nhiên, do thành phần nguyên liệu có nhiều chất nên việc đánh giá cũng như xác định cơ chế phản ứng chưa làm rõ được, cần có nhiều công trình nghiên cứu sâu hơn để giải quyết vấn đề này. (*) Sinh Viên Khoa Khoa học Ứng dụng (**) Giảng viên Khoa Khoa học Ứng dụng – Trường ĐH Tôn Đức Thắng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Beatriz Zeifert et al. Raney-Nickel catalysts produced by Mechnical alloying.Rev.Adv.Mater.Sci 18, 632- 638 (2008) 2. Kurt Bauer, Dorothea Garbe, Horst Surburg - Common Fragnance and Flavor Materials : Preparation and Use, Completely Revised Edition STT Nhóm chất Trong nguyên liệu (%) Trong sản phm (%) 1 Các hợp chất terpen: 49,41 15,97 2 Citronellal 21,25 0 3 Các hợp chất có nhóm OH khác: 27,41 75,37 4 Các thành phần không xác định được 1,93 8,66 5 Tổng: 100,00 100,00 Bảng 2.1: Các nhóm chính trong nguyên liệu và sản phm Hình 2.2: Phân tích IR mẫu xúc tác Hồ Sơn Long đạt giải nhất sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka – Lần XI Khoa học & Ứng dụng 07Số 12 - 2010 . M c Đĩnh Chi, TPHCM Tiến h nh phản ng hydro h a tinh d u s Sau khi đư c x c định thành phần b ng GC-MS, tinh d u s đư c đem th c hiện phản ng. h n ng hydro h a c c h p ch t h u c thư ng đư c th c hiện với khí H 2 c s góp m t c a nhi u x c t c kh c nhau, nh ng a s là nh ng kim loại quý