Hóa học xanh Chương 2: Xúc tác xanh

CHƯƠNG 2: XÚC TÁC VÀ HÓA HỌC XANH Tại chất xúc tác quan trọng việc đưa quy trình cơng nghiệp? Hiệu có lợi nhuận kinh tế? YÊU CẦU CỦA XÚC TÁC TRONG HÓA HỌC XANH ü Các chất phản ứng xúc tác làm giảm lượng trạng thái chuyển tiếp, làm giảm lượng đầu vào cần thiết cho trình ü Các chất xúc tác yêu cầu với số lượng nhỏ ü Sự thu hồi tái sử dụng chất xúc tác tốt cho trình xanh No catalyst With catalyst Với chất xúc tác: Ít lượng, hóa chất độc hại hơn,4 chất thải E factor ü Yếu tố E: Lượng thực tế chất thải sản xuất trình (tổng sản phẩm trừ nước) / kg sản phẩm ü Một yếu tố E cao nhiều thải lớn tác động tiêu cực với mơi trường ü Nói chung, yếu tố E tăng đáng kể từ tang số lượng lớn để tinh hóa chất, dược phẩm, qua nhiều bước tổng hợp + tác chất cân hóa học khơng phải chất xúc tác cho sau For example: Chất thải tạo từ đâu? ü Chất thải phát sinh sản xuất hợp chất hữu từ muối vô ban đầu ü Hậu việc sử dụng tác chất vơ cân hóa học ü ví dụ: giảm cân hóa học với kim loại (Na, Mg, Zn, Fe) thuốc thử metal hydride (LiAlH4, NaBH4) ü Q trình oxy hóa với KMnO4, CrO3 / H2SO4 ü Sulfo hóa, nitro hóa, halogen hóa, diazohóa acylhóa Friedel-Crafts, sử dụng xúc tác axit vơ (H2SO4, HF, H3PO4) Lewis axit (AlCl3, ZnCl2, BF3) Giải pháp làm giảm chất thải? •Thay phương pháp cân hóa học cổ điển với lựa chọn thay xúc tác Catalyst Stoichiometric reagents Atom efficiency / economy No catalyst 10 Heterogeneous Friedel-Crafts acylation 24 Homogeneous synthesis of 2,6dichlorobenzonitrile 25 Heterogeneous synthesis of 2,6dichlorobenzonitrile – less waste 26 27 Catalyst 28 Soluble polymer-supported catalyst •Temperature-dependent phase separation • Solvent-dependent phase separation • PEG: soluble in DMF, DCM but insoluble in 29 ether, iPrOH Superparamagnetic nanoparticle-supported catalyst A+ B C C 30 31 BIOCATALYSTS ¢ ¢ Enzymes / whole-cell biocatalysts catalyse organic reactions at pH 4-9, 10-50 oC, without extremes of pressure, addition of metals environmentally acceptable Conventional methods require highly acidic or basic media, high energy input, toxic metals 32 Advantages of biocatalysis Ø Một lĩnh vực mà nhà hóa học hữu đấu tranh: đối xứng !!! Ø Biocatalysts: chủ yếu phù hợp với quang học tinh khiết từ đôi đối quang Ø Cần thiết việc sản xuất loại thuốc hóa chất nơng nghiệp 33 Chemo-selectivity: Ø nhóm chức hóa học nhạy cảm khác tồn với enzyme Ø điều kiện xúc tác sinh học / xanh Ø Tránh phản ứng phụ thuận lợi cho lọc sản phẩm Ø Enzyme phản ứng loại nhóm chức 34 35 36 CÂU HỎI TÌM HIỂU Câu 1: Khái niệm xúc tác, vai trò xúc tác q trình hóa học? Phân loại xúc tác? Câu 2: Trình bày xúc tác đồng thể, ưu nhược loại xúc tác này? Câu 3: Trình bày xúc tác dị thể, ưu nhược loại xúc tác này? Câu 4: Xúc tác theo tiêu chí hóa học xanh so với xúc tác truyền thống có giống khác nhau? CÂU HỎI TÌM HIỂU Câu 5: Bạn lấy xúc tác theo tiêu chí hóa học xanh, phân tích tiêu chí ví dụ minh họa cụ thể? Câu 6: Bạn lấy xúc tác theo kiểu “Solid supports”, phân tích tiêu chí ví dụ minh họa cụ thể? Câu 7: Trình bày phương pháp để đánh giá xúc tác? Câu 8: Trình bày phương pháp để thay đổi giá trị E ... xúc tác, vai trò xúc tác q trình hóa học? Phân loại xúc tác? Câu 2: Trình bày xúc tác đồng thể, ưu nhược loại xúc tác này? Câu 3: Trình bày xúc tác dị thể, ưu nhược loại xúc tác này? Câu 4: Xúc. .. loại xúc tác này? Câu 4: Xúc tác theo tiêu chí hóa học xanh so với xúc tác truyền thống có giống khác nhau? CÂU HỎI TÌM HIỂU Câu 5: Bạn lấy xúc tác theo tiêu chí hóa học xanh, phân tích tiêu chí...YÊU CẦU CỦA XÚC TÁC TRONG HÓA HỌC XANH ü Các chất phản ứng xúc tác làm giảm lượng trạng thái chuyển tiếp, làm giảm lượng đầu vào cần thiết cho trình ü Các chất xúc tác yêu cầu với số lượng