KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3 Khảo sát phản ứng Biginelli .1 Khảo sát thời gian
Phản ứng được khảo sát ở nhiệt độ 100 oC, khối lượng xúc tác là 0,100 g, tỉ lệ theo mmol của các chất 1:2:3=1:1:1 và thời gian phản ứng thay đổi. Kết quả được trình bày ở Bảng 6.
Bảng 6. Kết quả tối ưu hóa theo thời gian STT Thời gian phản ứng (phút) Hiệu suất (%)
1 60 43
2 90 50
3 105 54
4 120 57
5 135 57
6 150 57
7 180 57
Hình 15. Đồ thị tối kết quả ưu theo thời gian
Thời gian để các tác chất tiếp xúc và phản ứng với nhau một cách hoàn toàn là cần thiết vì nếu thời gian ngắn quá các chất chưa kịp phản ứng hết, còn nếu thời gian quá dài sản phẩm có thể bị phân hủy trả lại tác chất ban đầu. Qua khảo sát, thời gian là 120 phút đủ để phản ứng xảy ra hoàn toàn và đạt hiệu suất cao.
3.3.2 Khảo sát nhiệt độ
Phản ứng được khảo sát trong thời gian tối ưu là 2 h, tỉ lệ theo mmol của các chất 1:2:3=1:1:1, khối lượng xúc tác là 0,100 g, nhiệt độ được thay đổi. Kết quả được trình bày ở Bảng 7.
Bảng 7. Kết quả tối ưu hóa theo nhiệt độ STT Nhiệt độ ( oC) Hiệu suất (%)
2 80 40
3 90 53
4 100 57
5 110 56
6 120 49
7 130 49
40 42 44 46 48 50 52 54 56 58
60 90 105 120 135 150 180 Hiệu suất %
Thời gian (phút)
Hình 16. Đồ thị kết quả tối ưu theo nhiệt độ
Dựa vào đồ thị ta có thể thấy rằng khi tăng nhiệt độ thì hiệu suất của phản ứng tăng lên, hiệu suất phản ứng cao nhất ở 100 oC. Vì khi tăng nhiệt độ, các hạt vật chất chuyển động nhanh hơn, va chạm mạnh hơn làm cho số các va chạm có hiệu quả tăng lên và tốc độ phản ứng tăng. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng quá cao thì sản phẩm có thể bị phân hủy tạo thành các chất khác.
3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ các chất
Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 120 phút và nhiệt độ tối ưu là 100 oC, khối lượng xúc tác là 0,100 g, tỉ lệ theo mmol của các chất 1:2:3 được thay đổi. Kết quả được trình bày ở Bảng 8.
Bảng 8. Kết quả tối ưu hóa theo tỉ lệ tác chất STT 1:2:3 (mmol) Hiệu suất (%)
1 1:1:1 57
2 1,25:1:1 53
3 1,5:1:1 48
4 1:1,25:1 62
5 1:1,5:1 70
6 1:1:1,25 67
7 1:1:1,5 74
8 1,25:1,25:1 62 9 1:1,25:1,25 79 10 1,25:1:1,25 65
11 1:1,5:1,5 77
30 35 40 45 50 55 60
80 90 100 110 120 130 Hiệu suất %
Nhiệt độ (oC)
Theo như khảo sát trên thì kết quả này phù hợp với cơ chế mà C. Oliver Kappe đề ra. Ông đoán chất trung gian đầu tiên là N–acyliminium là sản phẩm của benzaldehyde và urea [3].
Vậy tỉ lệ giữa các chất phù hợp nhất1:2:3=1:1,25:1,25 (mmol)
3.3.4 Khảo sát xúc tác
Thực hiện phản ứng ở thời gian tối ưu là 120 phút và nhiệt độ tối ưu là 100 oC, tỉ lệ theo mmol của các chất 1:2:3=1:1,25:1,25, khối lượng xúc tác được thay đổi. Kết quả được trình bày ở Bảng 9.
Bảng 9. Kết quả tối ưu hóa theo khối lượng xúc tác STT Khối lượng xúc tác (g) Hiệu suất (%)
1 0,050 74
2 0,100 79
3 0,125 80
4 0,150 84
5 0,175 81
6 0,200 77
Hình 17. Đồ thị kết quả tối ưu theo khối lượng xúc tác
60 65 70 75 80 85 90
0,050 0,100 0,125 0,150 0,175 0,200 Hiệu suất %
Khối lượng PILC (g)
Khi khối lượng xúc tác tăng đến giá trị 0,150 g thì hiệu suất phản ứng là cao nhất, sau đó hiệu suất giảm dần khi tăng lượng xác tác. Lí do là khi có quá nhiều xúc tác sẽ làm hỗn hợp phản ứng quá đặc sệt, làm giảm khả năng kết hợp giữa các phân tử tác chất cũng như giảm khả năng tạo thành sản phẩm chính, dẫn đến làm giảm hiệu suất của phản ứng.
Mặt khác khi lượng xúc tác quá ít thì không đủ để xúc tác cho phản ứng nên hiệu suất thu được cũng không cao.
Sau quá trình tối ưu hóa điều kiện phản ứng tôi được kết quả:
• Thời gian tối ưu: 120 phút
• Nhiệt độ tối ưu: 100 oC
• Khối lượng xúc tác tối ưu: 0,150 g
• 1:2:3=1:1,25:1,25.
3.3.5 So sánh khi không sử dụng xúc tác
Xét tại điều kiện tối ưu: thời gian 120 phút, nhiệt độ 100 oC, khối lượng xúc tác 0,150 g, với tỉ lệ chất 1:2:3=1:1,25:1,25. Kết quả được trình bày ở Bảng 10.
Bảng 10. So sánh khả năng của xúc tác STT Xúc tác Hiệu suất (%)
1 Không xúc tác 51 2 Xúc tác Pillared 84 3.4 Tổng hợp dẫn xuất
Thực hiện phản ứng ở điều kiện: thời gian 120 phút, nhiệt độ 100 oC, khối lượng xúc tác 0,150 g, với tỉ lệ chất 1:2:3=1:1,25:1,25 (mmol). Thay benzaldehyde lần lượt bằng các dẫn xuất p-tolualdehyde, 4-nitrobenzaldehyde, 4-bromobenzaldehyde, 4- fluorobenzaldehyde thu được kết quả trong Bảng 11.
Qua kết quả thu được ở Bảng 11, ta nhận thấy khi dùng PILC làm xúc tác cho phản ứng điều chế các dẫn xuất của DHPM thì hiệu suất của phản ứng không cao.
Bảng 11. Kết quả tổng hợp dẫn xuất STT Sản
phẩm Công thức cấu
tạo Hiệu suất (%)
Điểm nóng chảy (oC)
Điểm nóng chảy[15]
(oC)
1 B
N H EtOOC NH
H3C O
NO2
26 210-213 211-213
2 C
NH EtOOC NH
H3C O Me
55 215-218 209-211
3 D
NH EtOOC NH
H3C O F
39 180-181 182-184
4 E
NH EtOOC NH
H3C O Br
57 221-223 213-215