6. Cấu trúc luận văn
3.2.1. Hiệu quả của xúc tác ZSM-5 trước và sau khi biến tính
Để đánh giá hiệu quả của phương pháp biến tính, các mẫu xúc tác đại diện là mẫu ZSM-5 ban đầu (zeolite thương mại), mẫu ZSM-5 biến tính là MZ-0.5AT và MZ-0.5AAT được lựa chọn. Phản ứng được chọn là phản ứng
o-phenylendiamino (3.1). Phản ứng thực hiện ở nhiệt độ phòng và thời gian 120 phút. Sản phẩm phản ứng được phân tích trên thiết bị GC-MS thể diễn đạt trong bảng 3.8.
(3.1)
Bảng 3.8. Kết quả phân tích GC sản phẩm phản ứng tổng hợp 2-phenylquinoxaline
STT Xúc tác Thời
gian lưu Hiệu suất% Chất đầu 1 Chất đầu 2
1 ZSM-5-P 20.95 64.862 0 0
2 MZ-0.5AT 20.58 100 0 0
3 MZ-0.5AAT 21.11 91.203 0 0
Từ bảng 3.8 có thể thấy mẫu xúc tác ZSM-5 biến tính chứa mao quản trung bình cho kết quả vượt trội so với mẫu ZSM-5 thương mại ban đầu. Đặc biệt mẫu xử lý kiềm ở nồng độ tối ưu NaOH 0.5 M (MZ-0.5AT) cho hiệu suất chuyển hóa 100%, cao hơn 1,5 lần so với mẫu ZSM-5 thương mại. Kết quả này cho thấy việc đưa thêm hệ thống mao quản trung bình vào trong tinh thể ZSM-5 đã giúp cải thiện khả năng khuếch tán phân tử, tăng khả năng tiếp cận các tâm axit và do đó giúp tăng hiệu quả xúc tác mạnh mẽ.
So với mẫu xử lý kiềm, mẫu xử lý kiềm-axit có hiệu suất giảm nhẹ. Điều này có thể giải thích do số lượng tâm axit giảm mạnh, chỉ bằng một nửa so với xúc tác MZ-0.5AT được trình bày trong bảng 3.8. Do đó, sự gia tăng bề mặt ngoài sau khi xử lý axit làm tăng khả năng tiếp cận các tâm axit nhưng không thể bù đáp sự giảm số lượng tâm axit quá lớn, kết quả là hiệu suất sản phẩm giảm nhẹ. Tuy nhiên, nếu xét trên khía cạnh hiệu suất so với số lượng
tâm axit (TOF) thì rõ ràng mẫu MZ-0.5AAT có hiệu quả vượt trội so với hai mẫu còn lại là MZ-0.5AT và ZSM-5-P.
Kết quả phổ khối lượng (MS)
Hình 3.13. Phổ khối lượng của hợp chất 2-phenylquinoxaline
Phổ MS (ESI) có tín hiệu pic ion phân tử m/z [M-H]+ = 206 điều đó cho biết M = 206 đvc ứng với công thức phân tử C14H10N2.
Kết quả cộng hưởng từ proton (1H-NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của hợp chất 2-phenylquinoxaline đo trong dung môi CDCl3 được chỉ ra trong hình 3.14 và các hình kéo dãn hình 3.15.
Hình 3.14. Phổ 1H-NMR của hợp chất 2-phenylquinoxaline trong CDCl3
Hình 3.15. Phổ 1H-NMR của hợp chất 2-phenylquinoxaline được kéo giãn đoạn
Phổ 1H-NMR (300 MHz, CDCl3, δ ppm) của hợp chất 2-phenylquinoxaline
xuất hiện đầy đủ các tín hiệu và cường độ như dự kiến. Tuy nhiên, các tín hiệu thường có dạng ghép của 2 bộ tín hiệu.
Dựa vào độ dịch chuyển hóa học, sự tách spin-spin giữa các tín hiệu và cường độ các vân phổ có thể quy kết các tín hiệu trong phổ cộng hưởng từ proton của dẫn xuất trên như sau: xuất hiện tín hiệu tại ví trí 1,25 ppm là tín hiệu đặc trưng cho nhóm C-H. Đồng thời 7 proton của nhân benzene xuất hiện ở các vị trí 7.28-7.35 (m, 3 H), 7.52-7.66 (m, 2 H), 7.95-8.06 (m, 4 H), 8.40 (s, 1 H) ppm.
Từ tài liệu đọc được có phổ 13C-NMR
Phổ 13C-NMR (75 MHz, CDCl3, δ ppm): 127.3, 129.0, 129.1, 129.5, 129.6, 130.1, 130.2, 136.7, 141.5, 142.2, 143.3, 151.7.
Qua kết quả phân tích phổ MS và phổ NMR khẳng định đã tổng hợp thành công hợp chất 2-phenylquinoxaline.
Như vậy, có thể thấy mẫu ZSM-5 xử lý với kiềm cho hiệu suất sản phẩm cao nhất (MZ-0.5AT). Do đó mẫu xúc tác MZ-0,5AT tiếp tục được sử dụng làm xúc tác cho các nghiên cứu tổng hợp tiếp theo.