Tiểu luận Hóa học xanh: Sử dụng chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate làm dung môi xanh trong phản ứng este hóa một số dẫn xuất alcohol bậc ba với acetic anhydride

TIỂU LUẬN MƠN HỌC

HĨA HỌC XANH
Tên chủ đề: Sử dụng chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazolium
tetrafluoroborate làm dung môi xanh trong phản ứng este hóa một số dẫn
xuất alcohol bậc ba với acetic anhydride
Giáo viên hướng dẫn:
Học viên thực hiện:
Lớp:

Hà Nội, 2019


1.

12 NGUN TẮC CỦA HĨA HỌC XANH
Hóa học xanh liên quan đến việc thiết kế các quá trình và sản phẩm hóa học

trong đó việc sử dụng hoặc tạo ra các chất độc hại được loại trừ hoàn toàn hoặc giảm
đến mức thấp nhất. Sự phát triển bền vững là sự phát triển đáp ứng các nhu cầu cần
thiết của hiện tại nhưng không được gây ảnh hưởng xấu đến các nhu cầu của thế hệ
tương lai. Cốt lõi của khái niệm này chính là kim chỉ nam của mục đích cũng như các
ngun tắc của hóa học xanh.
12 ngun tắc của hóa học xanh do Paul Ansasastas và John Warner đề xuất bao
-

gồm:
Nguyên tắc 1: Phòng ngừa chất thải: hạn chế tối đa việc hình thành chất thải độc hại
trong một quy trình sẽ có hiệu quả đáng kể hơn so với việc nghiên cứu tìm ra các giải

-

pháp để xử lý lượng chất thải đã sinh ra.
Nguyên tắc 2: tiết kiệm nguyên liệu: các quy trình tổng hợp phải được thiết kế sao
cho lượng nguyên liệu sử dụng phải được chuyển hóa đến mức tối đa thành sản phẩm

-

mong muốn.
Nguyên tắc 3: sử dụng quá trình tổng hợp ít độc hại nhất: các quá trình tổng hợp phải
được thiết kế sao cho các hóa chất hoặc được sử dụng hoặc được sinh ra trong q

-

trình đó phải ít hoặc không độc hại cho con người cũng như môi trường sống.
Nguyên tắc 4: Thiết kế các hóa chất an tồn hơn: các sản phẩm hóa chất được thiết kế
sao cho đảm bảo được các tính năng cần thiết ở mức tốt nhất đồng thời độc tính của

-

chúng phải được hạn chế đến mức thấp nhất có thể được.
Nguyên tắc 5: sử dụng dung môi và chất phụ trợ an tồn hơn: việc sử dụng chất phụ
trợ cho q trình phản ứng như dung môi, chất trợ phân riêng… phải được hạn chế
đến mức thấp nhất có thể. Khơng sử dụng chất phụ trợ khi không thực sự cần thiết,

-

trong trường hợp bắt buộc phải sử dụng thì chúng phải là những chất không độc hại.
Nguyên tắc 6: thiết kế quá trình để dạt hiệu quả năng lượng: năng lượng sử dụng cho
các q trình hóa học phải được giảm thiểu đến mức thấp nhất có thể, và khi sử dụng
năng lượng cần phải lưu ý tác động của nó đến các vấn đề kinh tế và môi trường. Các

quá trình hóa học nên được tiến hành ở nhiệt độ thường và áp suất thường nếu có thể

-

được để tiết kiệm năng lượng.
Nguyên tắc 7: sử dụng nguyên liệu có khả năng tái tạo: khi có thể thực hiện được cả
mặt kỹ thuật lẫn kinh tế, nên sử dụng các nguyên vật liệu có thể tái tạo, tái sử dụng
thay vì sử dụng các ngun liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ có nguy cơ cạn kiệt dần.
2


-

Nguyên tắc 8: hạn chế quá trình tạo dẫn xuất: các giai đoạn tạo dẫn xuất trong các
quá trình tổng hợp như giai đoạn bảo vệ nhóm chức, biến đổi tạm thời của các q
trình vật lý hay hóa học… phải được hạn chế sử dụng hoặc tránh sử dụng. Việc sử
dụng các giai đoạn này sẽ tiêu tốn thêm hóa chất, năng lượng và có thể tạo ra nhiều

-

chất thải độc hại.
Nguyên tắc 9: sử dụng xác tác: nên sử dụng xúc tác có độ chọn lọc cao. Sự có mặt
của xúc tác sẽ giảm lượng hóa chất sử dụng và nâng cao hiệu quả của q trình hóa

-

học một cách đáng kể.
Nguyên tắc 10: thiết kế sản phẩm phân hủy được: các sản phẩm hóa học được thiết
kế sao cho sau khi sử dụng xong và thải ra môi trường, không tồn tại lâu dài trong
môi trường, phải có khả năng tự phân hủy dễ dàng thành những hợp chất khơng độc

-

hại.
Ngun tắc 11: phân tích sản phẩm ngay trong q trình: các phương pháp phân tích
lấy số liệu từ các q trình hóa học phải được phát triển và cải tiến để cho phép thực
hiện khả năng phân tích online, từ đó có thể giám sát và điều khiển quá trình trực tiếp
và hiệu quả hơn, hạn chế việc hình thành các hóa chất độc hại trong q trình phân

-

tích lấy số liệu bằng thực nghiệm.
Ngun tắc 12: hóa học an tồn và phịng ngừa tai nạn: bản chất và trạng thái vật lý
của hóa chất được sử dụng trong các q trình hóa học phải được lựa chọn sao cho
khả năng gây ra tai nạn như cháy nổ hay khả năng phóng thích ra mơi trường phải
được hạn chế đến mức thấp nhất có thể. Nguyên tắc này được lưu ý với những hóa
chất có độ hoạt động cũng như có độc tính cao.
Mười hai ngun tắc do Paul Ansasastas và John Warner đề nghị đóng vai trị
quan trọng trong các hoạt động hóa học xanh. Tuy nhiên, các nguyên tắc này còn khá
dài dòng và khó nhớ. Samatha Tang, Richard Smith và Martyn Poliakoff đã đề nghị
12 nguyên tắc ngắn gọn của hóa học xanh dựa trên cơ sở các nguyên tắc của Paul
Ansasastas và John Warner. Các nguyên tắc dạng rút gọn dễ nhớ, được phát biểu với
khẩu ngữ “PRODUCTIVELY”. Trật tự của các nguyên tắc được thay đổi so với
nguyên tắc của Paul Ansasastas và John Warner, một số nguyên tắc được kết hợp với
nhau. Tuy nhiên ý nghĩa của 12 nguyên tắc của hóa học xanh vẫn được bảo tồn, bao
gồm:
P – Prevent wastes: ngăn ngừa sự hình thành rác thải.
R – Renewable materials: sử dụng các vật liệu có khả năng tái tạo.
3

O – Omit derivatization steps: hạn chế hay loại trừ các giai đoạn trung gian tạo
dẫn xuất không cần thiết.
D – Degradable chemical products: sản phẩm hóa học có khả năng tự phân hủy.
U – Use safe synthetic methods: sử dụng các phương pháp tổng hợp an toàn.
C – Catalytic reagents: sử dụng xúc tác cho quá trình.
T – Temperature, pressure ambient: thực hiện các quá trình ở nhiệt độ thường và
áp suất thường.
I – In-process monitoring: giám sát quá trình online.
V- Very few auxiliary substances: sử dụng ít chất phụ trợ cho quá trình.
E – E-fator, maximize feed in product: chuyển hóa tối đa nguyên liệu thành
thành phẩm.
L – Low toxicity of chemical products: sản phẩm hóa học có độc tính thấp.
Y – Yes, it is safe: an tồn.
II. SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION 1-BUTYL-3-METHYLIMIDAZOLIUM
TETRAFLUOROBORATE LÀM DUNG MÔI XANH TRONG PHẢN ỨNG
ESTE HÓA CÁC HỢP CHẤT ALCOHOL BẬC BA
2.1. Giới thiệu chung về chất lỏng ion
Chất lỏng ion là những hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy dưới 100 oC và
thường là chất lỏng ở nhiệt độ phòng. Nó được tạo thành từ cation gốc hữu cơ (chủ
yếu là amoni, photphoni và sunfoni) và anion vô cơ (thường là halogen, cũng có một
số trường hợp là anion sunfat hữu cơ. Các chất lỏng ion có tính chất thay đổi theo yêu
cầu của người sử dụng, do các tính chất vật lý như nhiệt độ nóng chảy, độ nhớt, tỷ
trọng,…có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi cấu trúc các cation và anion hình

-

thành nên chất lỏng ion.
Các tính chất đặc trưng của chất lỏng ion thường gặp:
Các chất lỏng ion hầu như khơng bay hơi, khơng có áp suất hơi. Do đó, chúng khơng

gây ra các vấn đề về cháy nổ, an toàn cho người vận hành cũng như môi trường - là

-

các vấn đề thường gặp khi sử dụng dung môi hữu cơ dễ bay hơi truyền thống.
Các chất lỏng ion có đồ bền nhiệt cao và không bị phân hủy trong một khoảng nhiệt
độ rộng. Vì thế có thể thực hiện các phản ứng địi hỏi nhiệt độ cao trong chất lỏng ion

-

một cách hiệu quả.
Các chất lỏng ion có khả năng hịa tan một dãy khá rộng các chất hữu cơ, chất vô cơ
cũng như các hợp chất cơ kim.

4


-

Các chất lỏng ion có khả năng hịa tan khá tốt các chất khí như H 2, O2, CO, CO2. Do
đó chúng là dung mơi có nhiều hứa hẹn cho các phản ứng cần sử dụng pha khí như

-

hydrogen hóa xúc tác, carbonyl hóa, hydroformyl hóa, oxy hóa bằng khơng khí.
Độ tan của chất lỏng ion phụ thuộc vào bản chất của cation và anion tương ứng. Bằng
cách thay đổi cấu trúc của các ion này, có thể điều chỉnh được độ tan của chúng phù

-

hợp với yêu cầu.
Các chất lỏng ion mặc dù phân cực nhưng thông thường không tạo phức phối trí với

-

các hợp chất cơ kim, các enzyme và các hợp chất hữu cơ khác nhau.
Nhờ có tính chất ion, rất nhiều phản ứng hữu cơ thực hiện trong dung mơi chất lỏng
ion thường có tốc độ phản ứng lớn hơn so với trường hợp sử dụng các dung mơi hữu

-

cơ thơng thường, đặc biệt khi có sự hỗ trợ của vi sóng.
Hầu hết các chất lỏng ion có thể lưu giữ trong một thời gian dài mà không bị phân

-

hủy.
Các chất lỏng ion là dung môi có nhiều triển vọng cho các phản ứng cần độ chọn lọc
quang tốt. Có thể sử dụng các chất lỏng ion có cấu trúc bất đối xứng để điều chỉnh độ

-

chọn lọc quang của phản ứng.
Các chất lỏng ion chứa chloroaluminate ion là những Lewis acid mạnh,có khả năng

-

thay thế cho các acid độc hại như HF trong nhiều phản ứng cần sử dụng xúc tác acid.
Chất lỏng ion có khả năng thu hồi và tái sử dụng xúc tác hòa tan trong chất lỏng ion,

-

đặc biệt là các xúc tác phức của kim loại chuyển tiếp.
Sản phẩm của phản ứng cũng như các tác chất dư được tách ra khỏi chất lỏng ion
bằng phương pháp chưng cất hoặc trích ly với các dung mơi hữu cơ thích hợp.
2.2. Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate
2.2.1. Tính chất hóa lý, điện hóa [organic Syntheses][Ki-Sub Kim]
1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([bmim][BF4]) là chất lỏng ion
được tạo thành từ cation 1-butyl-3-methylimidazolium và anion BF4-.

5


Công thức phân tử: C8H15BF4N2
Khối lượng riêng d: 1,21 g/mL
Điểm sôi: -71oC
Độ nhớt ở 30oC (η30): 2,33 P
Khối lượng riêng ở 30oC (ρ30): 1,15 g.mL-1
Nhiệt dung riêng tại 30oC (Cp): 1,75 J.g-1.K-1
Độ bền điện hóa (EV): 4,7 V

Khối lượng phân tử: 226,02 g/moL
Chỉ số khúc xạ: 1,422
Điểm cháy: 288oC
Độ dẫn ở 60oC (K60) 0,864.10-2 S.cm-1
Cửa sổ điện hóa (EW): 6,1 V
Nhiệt độ pha loãng tại 40oC: 69,5 kJ.kg-1
Sức căng bề mặt: 46,6 dyn.cm-1 (khan)

2.2.2. Tổng hợp chất lỏng ion [bmim][BF4]

Chất lỏng ion dạng [cation][BF4] được điều chế bằng phương pháp trao đổi
anion với nguồn anion HBF4, NH4BF4, NaBF4. Muối ammonium được tham gia phản
ứng với muối M+[A]- kèm theo sự kết tủa M+X-, hoặc tham gia phản ứng với một axit
mạnh như H+[A]- kèm theo sự giải phóng H+X-. [sách phan thanh sơn nam]
Tổng hợp [bmim][BF4] từ N-methylimidazol [organic synthese]
Bình cầu 2L đáy trịn có 3 cổ được trang bị hệ thống bể dầu gia nhiệt, bộ chuyển
đổi đầu vào nito, nhiệt kế, máy khuấy cơ học và thiết bị hồi lưu. Bình được tráng rửa
bằng nito, sau đó thêm 151,5g (1,85 moL, 1 equiv) N-methylimidazole mới chưng
cất, 100 mL acetonitrile và 220g (2,4 moL, 1,3 equiv) 1-chlorobutane. Dung dịch
được gia nhiệt dưới hồi lưu trong 48h và được làm mát đến nhiệt độ phòng. Các chất
dễ bay hơi được loại bỏ khỏi dung dịch màu vàng dưới áp suất thấp. Dạng lỏng nhớt
màu vàng nhạt còn lại được hòa tan lại trong acetonitril (đã loại nước) (250 mL) và
được thêm từ từ vào 1000 mL ethyl acetate (đã tách loại nước) đựng trong bình cầu
2L đáy trịn 3 cổ chứa sẵn 1 hạt tinh thể 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, được
trang bị hệ thống khuấy cơ học. Muối imidazolium bắt đầu kết tinh, sau khi thêm
dung dịch acetonitrile được hồn thành, bình được làm lạnh ở -30 oC trong 2h. Lọc và
thu được chất rắn màu trắng, được làm khô dưới áp suất thấp (0,1 mbar, 0,001mm) ở
30oC trong 6h cho đến khi thu được 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (89%).
Cho vào bình cầu 1L 91,6 g (0,52 mol, 1 equiv) 1-butyl-3-methylimidazolium
chloride, 66,1 g (0,52 moL, 1 equiv) kali tetrafluoroborate trong 200 mL nước cất.
Hỗn hợp phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng trong 2h đến khi tách pha. Nước
được loại bỏ dưới áp suất thấp (0,1 bar, 0,1 mm) ở 80 oC cho đến khi khối lượng
không đổi. Phần huyền phù được thêm vào 100 mL dichloromethane và 35g MgSO 4.
6


Sau 1h, lọc và loại bỏ phần dễ bay hơi dưới áp suất thấp (0,1 bar, 0,1 mm) ở 30 oC
trong 2h tới khi thu được 107,5g (0,48 moL, 91%) 1-butyl-3-methylimidazolium
tetrafluoroborate ở dạng lỏng nhớt màu vàng nhạt [organic syntheses…]

Tổng hợp 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([bmim][Cl]) từ N-methylimidazole

Tổng hợp [bmim][BF4] từ [bmim][Cl]
2.3. Phản ứng este hóa một số dẫn xuất alcohol bậc ba với acetic anhydride sử
dụng chất lỏng ion [bmim][BF4] làm dung mơi
Điều kiện phản ứng este hóa alcohol sử dụng dung môi hữu cơ thông thường
phải gia nhiệt và sử dụng xúc tác acid mạnh như H 2SO4 đặc, hoặc các acid mạnh khác
thường gây ăn mịn thiết bị, khó tách sản phẩm, khó thu hồi và tái sử dụng xúc tác,
dùng các dung môi hữu cơ độc hại. Thêm vào đó, phản ứng este hóa alcohol đơn
chức là phản ứng thuận nghịch, để phản ứng diễn ra theo chiều thuận, cần sử dụng
một lượng dư lớn alcohol hoặc acid hữu cơ hoặc acetic anhydride, gây khó khăn cho
việc thu sản phẩm. Hơn nữa, phản ứng este hóa alcohol trong điều kiện gia nhiệt và
có mặt acid H2SO4 đặc khó xảy ra với alcohol bậc 3 do khả năng phản ứng mạnh của
alcohol dạng tert-. Thơng thường nếu có xảy ra cũng thường kèm theo sản phẩm phụ
một cách đáng kể như phản ứng tách loại nước hình thành alkene. Ví dụ, tổng hợp
dạng este của tert-butanol ở điều kiện xúc tác acid, tert-butanol dễ dàng tách nước tạo
thành iso-butylene ở nhiệt độ phòng.
Một số phương pháp tổng hợp các este của tert-butanol rất phức tạp, cồng kềnh
và sử dụng các thuốc thử có độc tính cao như ketene và acetyl clorua.
7


Mặc dù tert-butanol có thể được este hóa bằng acetic anhyhrid nhưng nhược
điểm của phương pháp này là phản ứng diễn ra chậm, khi sử dụng xúc tác thì tốc độ
phản ứng được cải thiện nhưng lại tạo ra nhiều các sản phẩm phụ khơng mong muốn,
làm cho q trình tinh chế este khó khăn hơn.
Một số cải tiến được thực hiện nhằm nâng cao hiệu suất cho quá trình este hóa
và hạn chế phản ứng tách loại như sử dụng xúc tác rắn trên nền kim loại đất hiếm.
Tuy nhiên các xúc tác này thường có chi phí cao và độc hại. Choudhary và cộng sự đã
nghiên cứu quá trình este hóa tert-butanol có tính chọn lọc cao bằng acetic anhydride

sử dụng Si-MCM-41, đất sét và alumina, có mặt của acid Lewis như InCl 3, GaCl3
đóng vai trị xúc tác, nhưng những kim loại này thường độc hại hoặc có giá thành cao.
Do đó, sử dụng chất lỏng ion làm dung mơi cho phản ứng este hóa tert-butanol
được coi như một phương pháp thân thiện với môi trường. Một số chất lỏng ion được
như chloroaluminate, một số chất lỏng ion có tính acid như imidazolium có chứa
nhóm -SO3H, N-alkylimidazolium đã được sử dụng làm dung môi trong phản ứng
este hóa alcohol bậc 3, hầu hết được tiến hành trong điều kiện acid.
Youquan Deng và cộng sự đã sử dụng chất lỏng ion trung tính 1-butyl-3methylimidazolium tetrafluoroborate làm dung mơi cho phản ứng este hóa một số dẫn
xuất alcohol bậc ba với acetic anhydride khơng cần có xúc tác acid, kể cả các dẫn
xuất chứa các liên kết đôi không bền trong mơi trường acid.

Phản ứng este hóa alcohol bậc 3 trong chất lỏng ion [Bmim][BF4]
Điều kiện phản ứng: tiến hành trong nồi hấp thể tích 90 mL với ống nghiệm
thủy tinh bên trong được trang bị khuấy từ. Trong mỗi phản ứng gồm 4,5 mL chất
lỏng ion, 10 mmoL alcohol và 12 mmoL acetic anhydride, phản ứng ở 60oC trong 4h.
Sau phản ứng, làm lạnh nồi hấp đến nhiệt độ phịng (khi sử dụng tert-butanol thì nồi
hấp cần được làm lạnh đến -40 oC), sau đó hỗn hợp phản ứng được phân tích bằng sắc
ký khí GC. Sản phẩm của phản ứng este hóa được phân tách bằng chưng cất trực tiếp
8


hoặc chưng cất chân không. Việc tinh chế được thực hiện theo quy trình: (1) loại bỏ
acid acetic và acetic anhydride dư bằng cách chiết phân lớp với nước (20 mL x 3 lần)
và (2) phần chất hữu cơ kỵ nước còn lại được tinh chế bằng cách chạy cột ngắn silica
gel (chiều dài 2 cm, đường kính 0,5 cm, hệ acetate-hexane 1:9) để thu được sản phẩm
tinh khiết.
Hiệu suất phản ứng đạt 88%, tách lấy sản phẩm tert-butyl acetate bằng phương
pháp chưng cất và sắc ký cột. Dung môi chất lỏng ion [bmin][BF 4] được tái sử dụng
đến 5 lần, vẫn cho hiệu suất phản ứng đạt 87% (Bảng 1).
Nhóm tác giả Youquan Deng cũng so sánh phản ứng của tert-butanol với acetic

anhydride trong dung môi chất lỏng ion và dung môi hữu cơ thông thường trong cùng
điều kiện phản ứng (4,5 mL dung môi; 0,74g tert-butanol; 1,22g acetic anhydride;
nhiệt độ phản ứng 60oC trong 4h). Các phản ứng thực hiện trong dung môi như
acetonitrile, toluene và chloroform chỉ cho hiệu suất thu của tert-butanol lần lượt là
9%, 5% và 6% trong cùng điều kiện nói trên. Trong khi đó, dung mơi là chất lỏng ion
[Bmin][BF4] cho hiệu suất thu hồi tert-butanol đạt 93%, độ chọn lọc este 99%. Điều
này cho thấy dung môi chất lỏng ion [bmin][BF 4] có độ thu hồi alcohol cao và độ
chọn lọc este tốt hơn so với dung môi hữu cơ thông thường.
Tác giả Youquan Deng sử dụng chất lỏng ion [bmin][BF 4] làm dung mơi cho
phản ứng este hóa một số dẫn xuất alcohol bậc 3 với acetic anhydride, hầu hết các
phản ứng đều cho hiệu suất thu hồi sản phẩm este đạt trên 80%, kể cả một số dẫn xuất
chứa liên kết đôi không bền trong môi trường acid.
Bảng 1: Phản ứng este hóa một số alcohol khơng bền trong mơi trường acid trong
chất lỏng ion [bmin][BF4]
ST
T

Alcohol

Sản phẩm

Thời gian (h)

Hiệu suất (%)

1

4

88

2

4

87

9


3

4

88

4

6

83

5

10

81

6**

4

87

* Điều kiện phản ứng: 4,5 mL [bmin][BF 4]; 10 mmoL alcohol bậc 3; 1,22g acetic
anhydride; nhiệt độ phản ứng 60oC.
** Tái sử dụng chất lỏng ion [bmin][BF4] lần thứ 5.
Như vậy, chất lỏng ion trung tính [bmin][BF 4] có thể được coi như một dung
môi cũng như xúc tác có độ chọn lọc cao trong phản ứng este hóa tert-alcohol với
acetic anhydride. Đây cũng là phản ứng thể hiện ưu điểm của dung môi chất lỏng ion
[bmin][BF4] so với các dung mơi hữu cơ thơng thường.
Q trình este hóa tert-alcohol trong chất lỏng ion này được coi là tổng hợp hữu
cơ xanh do đáp ứng được các 9/12 nguyên tắc “PRODUCTIVELY” của hóa học
xanh là:
P – Prevent wastes: ngăn ngừa sự hình thành rác thải: do hiệu suất thu hồi
alcohol trong các phản ứng đều đạt trên 80% nên hạn chế được lượng hóa chất dư sau
phản ứng.
R – Renewable materials: sử dụng các vật liệu có khả năng tái tạo: sử dụng chất
lỏng ion [bmin][BF4] được thu hồi và tái sử dụng đến 5 lần, hiệu suất phản ứng ở lần
thứ 5 vẫn đạt 87%.
O – Omit derivatization steps: hạn chế hay loại trừ các giai đoạn trung gian tạo
dẫn xuất không cần thiết: việc sử dụng chất lỏng ion [bmin][BF 4] cho hiệu suất phản
10


ứng tạo este cao đều đạt trên 80%, độ chọn lọc của phản ứng tạo este đạt 99% nên
hạn chế sản phẩm phụ một cách đáng kể như phản ứng tách loại nước hình thành
alkene.
U – Use safe synthetic methods: sử dụng các phương pháp tổng hợp an toàn:
phản ứng este hóa tert-alcohol sử dụng chất lỏng ion [bmin][BF 4] an tồn hơn so với

việc sử dụng dung mơi hữu cơ độc hại như toluen, chloroform,… và sử dụng các xúc
kim tác kim loại, đất hiếm, cũng như sử dụng acid sunfuric đặc làm xúc tác.
C – Catalytic reagents: sử dụng xúc tác cho q trình: Nhờ có tính chất ion, rất
nhiều phản ứng hữu cơ thực hiện trong dung mơi chất lỏng ion thường có tốc độ phản
ứng lớn hơn so với trường hợp sử dụng các dung môi hữu cơ thơng thường. Chất lỏng
ion [bmin][BF4] vừa đóng vai trị là dung mơi, vừa đóng vai trị là xúc tác có độ chọn
lọc tốt trong phản ứng este hóa tert-butanol bằng acetic anhydric.
T – Temperature, pressure ambient: quá trình được thực hiện ở áp suất thường
(nhưng nhiệt độ phản ứng ở 60oC).
V- Very few auxiliary substances: sử dụng ít chất phụ trợ cho q trình: trong
phản ứng este hóa alcohol bậc 3, ngoài hai chất tham gia phản ứng là alcohol bậc 3 và
acetic anhydride thì phản ứng chỉ sử dụng 4,5 mL chất lỏng ion làm dung môi, không
cần sử dụng acid sulfuric đặc làm xúc tác, hay xúc tác rắn, lượng alcohol cũng không
cần phải sử dụng quá dư để phản ứng diễn ra theo chiều thuận như q trình phản ứng
với dung mơi hữu cơ thơng thường.
E – E-fator, maximize feed in product: chuyển hóa tối đa nguyên liệu thành
thành phẩm: Do hiệu suất phản ứng của một số phản ứng este hóa một số dẫn xuất
của alcohol bậc 3 đều đạt trên 80% (bảng 1), độ chọn lọc este đạt trên 90% nên phản
ứng sử dụng chất lỏng ion [bmin][BF 4] này đã chuyển hóa gần như tối đa nguyên liệu
thành sản phẩm.
Y – Yes, it is safe: an toàn: Các chất lỏng ion hầu như khơng bay hơi, khơng có
áp suất hơi. Do đó, chúng không gây ra các vấn đề về cháy nổ, an tồn cho người vận
hành cũng như mơi trường.
Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate [bmin][BF4] có
thể được ứng dụng làm dung môi xanh hay xúc tác xanh trong tổng hợp hữu cơ, cũng
như ứng dụng trong hóa học cơng nghiệp. Trong phản ứng este hóa một số dẫn xuất
của alcohol bậc 3 bằng acetic anhydride, chất lỏng ion [bmin][BF 4] đóng vai trị là
dung mơi xanh, đã thể hiện nhiều ưu điểm so với phương pháp sử dụng hữu cơ thông
11

thường như ít độc hại, hiệu suất thu hồi cao, độ chọn lọc cao, hạn chế sản phẩm phụ,
khả năng thu hồi tái sử dụng dung môi hiệu quả, và quá trình tách lấy sản phẩm dễ
dàng hơn,…

12