HÓA HỌC XANH TỐNG HỢP HỮU CƠ TRONG DUNG MÔI XANH LÀ MÔI TRƯỜNG CHỨA NƯỚC

TỐNG HỢP HỮU CƠ TRONG DUNG MÔI XANH LÀ MÔI TRƯỜNG CHỨA NƯỚCNỘI DUNG3.1. CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC XANH3.2. CÁC PHẢN ỨNG SỬ DỤNG XÚC TÁC PHỨC KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP3.3 CÁC PHẢN ỨNG SỬ DỤNG XÚC TÁC KHÁC HOẶC KHÔNG SỬ DỤNG XÚC TÁC3.4. CÁC PHẢN ỨNG POLYMER HÓA TRONG MÔI TRƯỜNG CHỨA NƯỚCKẾT LUẬNCÁC KHÁI NIỆMHÓA HỌC XANH(GREEN CHEMISTRY)Những loại dung môi ít gây hại đến sức khỏe và môi trường, được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu có thể tái tạo được, có giá thành thấpLà hóa học bền vững.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HĨA HỌC XANH Bình Dương, ngày 30 tháng 01 năm 2021 TÊN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 3: TỐNG HỢP HỮU CƠ TRONG DUNG MÔI XANH LÀ MÔI TRƯỜNG CHỨA NƯỚC GVHD: TS Nguyễn Thị Bích Trâm SVTH: Nguyễn Thị Kiều Trinh Nguyễn Thị Hồng Gấm Nguyễn Thị Phương Thùy Lê Xuân Hà Nguyễn Hoàng Phúc NỘI DUNG 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GĨC ĐỘ HĨA HỌC XANH 3.2 CÁC PHẢN ỨNG SỬ DỤNG XÚC TÁC PHỨC KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 3.3 CÁC PHẢN ỨNG SỬ DỤNG XÚC TÁC KHÁC HOẶC KHÔNG SỬ DỤNG XÚC TÁC 3.4 CÁC PHẢN ỨNG POLYMER HĨA TRONG MƠI TRƯỜNG CHỨA NƯỚC KẾT LUẬN CÁC KHÁI NIỆM HĨA HỌC XANH DUNG MƠI XANH (GREEN CHEMISTRY) Những loại dung mơi gây hại đến sức khỏe môi trường, sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo được, có giá thành thấp Là hóa học bền vững Là khái niệm ngành hóa học và kỹ thuật khuyến khích việc thiết kế sản phẩm trình giảm thiểu việc sử dụng tạo chất độc hại Liên quan đến việc thiết kế trình sản xuất sản phẩm hóa học việc sử dụng tạo chất độc hại loại trừ hoàn tồn giảm đến mức thấp Dung mơi xanh DBE Dung môi xanh CO2 siêu tới hạn 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GĨC ĐỘ HĨA HỌC XANH Những năm thậpđây niênvề 1980 Quan niệm trước nước Trong tổng hợp hữu cơ, muốn phản ứng đạt hiệu xuất cao cần phải loại bỏ nước Tác giả Breslow thực nghiên cứu việc sử dụng nước làm dung môi thay cho dung môi hữu Để hạn chế đến mức thấp ảnh hưởng ẩm từ khơng khí lên hiệu phản ứng, phản ứng cần phải thực bầu khí Nitrogen Argon khan Phản ứng Diels-Alder tăng tốc cách đáng kể thực nước 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC XANH Ưu điểm nước thay dung môi hữu Giá thành Nước dung mơi rẻ dễ tìm Hầu hết dung môi hữu thông thường có khả gây vấn đề cháy nổ gây bệnh tật nguy hiểm Môi trường An tồn Sử dụng nước làm dung mơi giảm lượng chất thải độc hại đáng kể vốn thải môi trường từ trình sử dụng dung mơi hữu độc hại dễ bay 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GĨC ĐỘ HÓA HỌC XANH Nhược điểm nước thay dung mơi hữu Khả hịa tan nhiều chất hữu nước Sử dụng nước làm dung mơi có khả cản trở phản ứng Sử dụng đồng dung môi Điều chỉnh pH Giải pháp Sử dụng xúc tác chuyển pha Tạo dẫn xuất tan nước 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GĨC ĐỘ HĨA HỌC XANH Giải pháp Sử dụng đồng dung môi Làm giảm mật độ liên kết hydrogen Các đồng dung môi thường sử dụng trường hợp alcohol mạch ngắn, dimethylformamide (DMF), acetone, acetonitrile Có thể ảnh hưởng không tốt lên phản ứng, đặc biệt phản ứng có mặt thành phân tích điện có độ phân cực cao 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC XANH Giải pháp Điều chỉnh pH Là phương pháp làm tăng độ hòa tan chất điện ly yếu môi trường chứa nước Sự có mặt nhóm chức dạng tích điện carboxylate, sulfonate, ammonium làm tăng tốc độ phản ứng Ưu điểm: sau phản ứng kết thúc, điều chỉnh ph để kết tủa sản phẩm, trình tách tinh chế sản phẩm trở nên đơn giản Nhược điểm: phương pháp làm thay đổi cấu trúc hóa học cùa tác chất 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GĨC ĐỘ HĨA HỌC XANH Giải pháp Sử dụng xúc tác chuyển pha Thường sử dụng trường hợp chất hoạt động bề mặt Tạo dẫn xuất tan nước Phương pháp: gắn nhóm nước vào phân tử phân cực Phương pháp sử dụng để tăng độ hòa tan tác chất phân cực nước Đóng vai trị quan trọng q trình tổng hợp Dược phẩm Y học 10 3.3.1 Các phản ứng sử dụng xúc tác hữu Phản ứng sử dụng xúc tác hữu thuộc họ acid Phản ứng cộng hợp hợp chất α-keto carboxylate thực môi trường chứa nước với xúc tác sở muối thiazolium 30 3.3.2 Các phản ứng sử dụng xúc tác khác phản ứng không sử dụng xúc tác Phản ứng cộng hợp Michael Sử dụng xúc tác muối kim loại Sản phẩm phán ứng có hoạt tính sinh học; có nhiều ứng dụng quan trọng Phản ứng cộng hợp Michael hợp chất Indole pyrrole với xúc tác muối Al(SD) thực môi trường chứa nước 31 3.3.2 Các phản ứng sử dụng xúc tác khác phản ứng không sử dụng xúc tác Phản ứng chuyên vị Claisen dẫn xuất Allyldimethyl ether PỨ thực điều kiện thường, môi trường nước Tốc độ lớn nhiều so với dung môi toluene, methanol, dimethylformamide, acetonitrile 32 3.3.2 Các phản ứng sử dụng xúc tác khác phản ứng khơng sử dụng xúc tác Phản ứng đóng vịng 2σ + 2σ + 2π Phản ứng mở vòng nhân epoxide Tốc độ phản ứng xảy dung môi nước lớn dung môi hữu khác Thời gian phản ứng xảy dung môi nước kết thức ngắn Phản ứng đóng vịng Diels-Alder 33 3.4 CÁC PHẢN ỨNG POLYMER HĨA TRONG MƠI TRƯỜNG CHỨA NƯỚC 3.4.1 Phản ứng polymer hóa mở vịng metathesis 3.4.2 Phản ứng polymer hóa hợp chất alkyne 3.4.3 Phản ứng polymer hóa gốc tự ATRP 34 3.4.1 Phản ứng polymer hóa mở vịng Metathesis Phản ứng trao đổi olefin có mặt xúc tác kim loại chuyển tiếp PƯ Metathesis Được phát vào năm cuối thập kỷ năm mươi kỷ hai mươi Phản ứng hợp chất olefin mạch hở (acyclic olefin metathesis) Phản ứng mở vòng {ring opening metathesis) Các dạng PƯ Phản ứng đóng vịng (ring cỉosing metathesis) Phản ứng hợp chất diene mạch hở (acyclic diene metathesis) 35 3.4.1 Phản ứng polymer hóa mở vịng Metathesis Phương pháp polymer hóa metathesis mở vịng (ROMP) đóng vai trị quan trọng công nghiệp sản xuất loại polymer bất bão hòa Xúc tác phức ruthenium sở alkylidene sử dụng cho phản ứng ROMP olefin mạch vịng cho phản ứng đóng vịng metathesis (RCM) Các xúc tác ruthenium tan nước sử đụng cho phản ứng polymer hóa dẫn xuất đường oxanonorbomene tan nước Ưu điểm: giảm lượng hóa chất loại trừ vấn đề việc bảo vệ nhóm chức giải phóng nhóm chức {protection deprotection) gây 3.4.2 Phản ứng polymer hóa hợp chất Alkyne Ngày nay, phản ứng polymer hóa hợp chất alkyne mơi trường chứa nước chủ yếu sử dụng xúc tác phức kim loại rhodium iridium Nhóm nghiên cứu tác giả Blum Thực phản ứng polymer hóa hợp chất alkyne môi trường chứa nước Xúc tác Rhodium điều kiện đồng thể hai pha với hệ dung môi chứa nước Kết quả: hiệu suất thu sản phẩm Trimer vòng hệ dung môi chứa nước cao so với phản ứng THF Chứng tỏ xúc tác phức Rhodium có hoạt tính ổn định môi trường chứa nước 37 3.4.2 Phản ứng polymer hóa hợp chất Alkyne Tác giả Tang Thực hiệu phản ứng polymer hóa phenylacetylene dẫn xuất vị trí para mơi trường chứa nước Xúc tác dạng không tan nước 38 3.4.2 Phản ứng polymer hóa hợp chất Alkyne Tác giả Tang [Rh(nbd)Cl]2 (nbd: norhornadiene) ảnh hưởng đáng kể lên hiệu suất hình thành sản phẩm polyphenylacetylene Đối với trường hợp phản ứng polymer hóa (p-methylphenyl)acetylene, ảnh hưởng dung môi sử dụng cho phản ứng lên hiệu suất hình thành sản phẩm polymer lớn Phản ứng thực dung môi toluene không hình thành sản phẩm polymer mong muốn Sử dụng xúc tác phức rhodium dạng cation cho sản phấm Cis-polymer chủ yếu Phản ứng thực dung môi tetrahydrofuran (THF) thu hiệu suất 16% sau thời gian phản ứng lh Phản ứng thực dung môi nước cho hiệu suất 58% sau thời gian phản ứng 30 phút cho trọng lượng phân tử polymer lớn 39 3.4.3 Phản ứng polymer hóa gốc tự ATRP Tác Tác giảgiả Brooks Ishizu Thực phản ứng ATRP monomer polymer nước hệ dung môi chứa nước Nghiên cứu vậtcùng liệucủa chuỗi phản ứngchuỗi polymer có tính nước Sản tổng phẩmhợp cuối quápolymer trình vật liệu dạng ATRP Dung môi nước nhiệt độ 22°C 40 3.4.3 Phản ứng polymer hóa gốc tự ATRP Tác giả Liu Tổng hợp vật liệu composite nanoparticle vàng o Thực nhiệt độ 35 c, dung môi acetone nước Hệ xúc tác dựa muối cucl ligand bipyridine Có nhiều ứng dụng cơng nghệ nano trình phân riêng sinh học 41 KẾT LUẬN Các cơng trình nghiên cứu cho thấy sử dụng nước hệ dung môi chứa nước để thay cho dung môi hữu thông thường tổng hợp hữu mà hiệu q trình khơng bị ảnh hưởng Trong nhiều trường hợp, phản ứng hữu thực dung môi chứa nước có hiệu tốt hơn, tốc độ phản ứng nhanh hơn, độ chọn lọc cao trường hợp sử dụng dung môi hữu thông thường Dưới góc độ Hóa học xanh, việc thay dung môi hữu thông thường nước rõ ràng có ba ưu điểm bật: giá thành, an tồn, vấn đề liên quan đến môi trường Sử dụng nước làm dung mơi cho phản ứng cịn mang lại số lợi ích q trình phân riêng sản phẩm, thu hồi tái sử dụng xúc tác tan pha nước 42 KẾT LUẬN Giới thiệu phản ứng sử dụng phức kim loại chuyển tiếp phản ứng chưa giới thiệu chi tiết giáo trình “Hóa hữu cơ” giáo trình liên quan Giới thiệu phản ứng hữu sử dụng xúc tác acid - base thông thường, phản ứng sử dựng xúc tác hữu (orgcmocatalysi), phản ứng không sử dụng xúc tác thực môi trường chứa nước Giới thiệu số phản ứng polymer hóa quan trọng có sử dụng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp thực môi trường chứa nước Giới thiệu phản ứng polymer hóa loại ROMP, phản ứng polymer hóa hợp chất alkyne phản ứng polymer hóa loại ATRP thực môi trường chứa nước Tầm quan trọng lợi ích việc sử dụng nước tổng hợp hữu cơ, nhiều cơng trình khoa học lĩnh vực tiếp tục quan tâm nghiên cứu khắp nơi giới 43 CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC ANH CHỊ ĐÃ THEO DÕI !!! 44 44 ... KHÁI NIỆM HĨA HỌC XANH DUNG MƠI XANH (GREEN CHEMISTRY) Những loại dung mơi gây hại đến sức khỏe môi trường, sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo được, có giá thành thấp Là hóa học bền vững Là... chất độc hại loại trừ hoàn toàn giảm đến mức thấp Dung môi xanh DBE Dung môi xanh CO2 siêu tới hạn 3.1 CÁI NHÌN CHUNG DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC XANH Những năm thậpđây niênvề 1980 Quan niệm trước nước... khái niệm ngành? ?hóa học? ?và kỹ thuật khuyến khích việc thiết kế sản phẩm trình giảm thiểu việc sử dụng tạo chất độc hại Liên quan đến việc thiết kế q trình sản xuất sản phẩm hóa học việc sử dụng