NGHIÊN cứu TỔNG hợp CHẤT LỎNG ION họ PIRIDINIUM và ỨNG DỤNG TRONG CHUYỂN hóa HESPERIDIN THÀNH DIOSMIN

Đồ án tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT LỎNG ION HỌ PIRIDINIUM VÀ ỨNG
DỤNG TRONG CHUYỂN HÓA HESPERIDIN THÀNH DIOSMIN
Giảng viên hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Kim Dung
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Đức
Lớp : DH11H1
MSSV : 1152010035
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 1
Đồ án tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 30 tháng 06 năm 2015
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 2
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP
PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban
hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng
Trường Đại học BR-VT)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Đức Ngày sinh: 20/02/1993
MSSV : 1152010035 Lớp : DH11H1
Địa chỉ : Xã Thạnh Yên, huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang
E-mail :
Trình độ đào tạo : Đại học
Hệ đào tạo : Chính quy
Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học
Chuyên ngành : Hóa dầu

1. Tên đề tài : “Nghiên cứu tổng hợp chất lỏng ion họ piridinium và ứng
dụng trong chuyển hóa hesperidin thành diosmin”.
2. Ngày giao đề tài: 20/02/2015
3. Ngày hoàn tất đồ án/ khóa luận tốt nghiệp: 30/06/3015
4. Giảng viên hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Kim Dung
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày tháng năm…
SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG KHOA
(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 3
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự nghiên cứu thực hiện dưới sự
hướng dẫn của TS.Hoàng Thị Kim Dung và Th.s Huỳnh Thị Kim Chi. Để
hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu
tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được
ghi. Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hoàng Đức
LỜI CẢM ƠN
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 4
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Để đạt được kết quả thành công đồ án như ngày hôm nay con xin chân thành
cảm ơn Bố Mẹ, người đã sinh thành nuôi lớn và là niềm tin động lực vững chãi cho

con bước vào đời.
Em xin chân thành cảm ơn:
 TS. Cô Hoàng Thị Kim Dung đã tận tâm giúp đỡ em trong suốt thời gian thực
hiện đồ án.
 Chị Huỳnh Thị Kim Chi, Anh Nguyễn Đình Tuyết cùng các anh chị phòng
Công nghệ Hữu cơ cao phân tử - Viện Hàn lâm Công nghệ Hóa học rất nhiệt
tình giúp đỡ và chỉ bảo em xuyên suốt quá trình thực hiện đồ án.
 Thầy trưởng khoa PGS.TS Nguyễn Văn Thông và cô Th.S Vũ Thị Hồng
Phượng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu đã dẫn đường chỉ lối và động viên em suốt
quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
 Cùng tất cả các bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn
ABSTRACT
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 5
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
As we know, synthesized ionic liquids have been a hot issue that is attractive
the scientists on around the world to study. Because of their advantages as high
melting point, high viscosity, low vapor pressure, stable characteristics over time,
they are suitable as solvent, catalyst in organic synthesis and petroleum industry. For
these reasons, we conducted to study application of pyridinium ionic liquids in
organic synthesis, especially in the preparation of diosmin that can treat
hemorrhoids, colon cancer, diabetes, varicose circuit. The reactants were used to
synthesize diosmin: hesperidin, sodium hydroxide, iodine. Using N-butyl pyridinium
bromide as solvent in the convertion, diosmin was obtained 84.46% purity. The yield
was 63.68%.
TÓM TẮT
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 6
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Phương pháp truyền thống chuyển hóa hesperidin thành diosmin bằng dung
môi pyridine tuy được sử dụng rộng rãi nhưng với tính chất độc hại, ô nhiễm môi

trường và ảnh hưởng đến sức khỏe (mệt mỏi, nôn ói, giảm huyết áp, ) và khó xử lý
[44]. Thay vào đó ta sử dụng chất lỏng ion họ pyridinium có được những đặc tính
điểm vượt trội của nó như bền với nhiệt, độ nhớt cao, không bị bay hơi, hoạt tính ít
thay đổi theo thời gian, thân thiện với môi trường [38] [39] [40]. Với những tính chất
đó chất lỏng ion rất thích hợp làm dung môi tổng hợp hữu cơ và xúc tác trong dầu
khí [41]. Vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp chất lỏng ion (ILs) họ
pyridinium ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ đặc biệt trong điều chế thuốc diosmin từ
hesperidin: là một flavonoid có nguồn gốc thực vật từ cây họ cam, chanh được trồng
nhiều ở Việt Nam. Diosmin là một loại thuốc chữa bệnh trĩ, ung thư đại tràng, tiểu
đường, suy tĩnh mạch đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới
[40] [42]. Phụ thuộc vào từng loại chất lỏng ion khác nhau ta điều chế được diosmin
trong điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau.
MỤC LỤC trang
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 7
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
DANH MỤC VIẾT TẮT
- NMR: Nuclear Magnetic Resonance
- HPLC: High Performance Liquid Chromatography
- HRMS: High Resolution Spectrometry
- ILs (Ionic liquids): Chất lỏng ion
- [PPY]Br: Chất lỏng ion n-propyl-pyridinium bromide
- [BPY]Br: Chất lỏng ion n-butyl-pyridinium bromide
- [BPY]BF4: Chất lỏng ion n-butyl-pyridinium tetrafloborat
- [BPY]OTf: Chất lỏng ion n-butyl-pyridinium tetraflouromethanesulfonate
- KOTf: Kalium tetraflouromethanesulfonate (KSF
3
CO
3
)
- [BMIM]Br: Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazonium bromide

- [HMIM]Br: Chất lỏng ion 1-heptyl-3-methylimidazonium bromide
- [PMIM]Br: Chất lỏng ion 1-propyl-3-methylimidazonium bromide
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 8
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
- [BMIM]Br: Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazonium bromide
- [PMIM]I: Chất lỏng ion 1-propyl-3-methylimidazonium iodine
- [BMIM]I: Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazonium iodine
- [HMIM]I: Chất lỏng ion 1-heptyl-3-methylimidazonium iodine
- [BMIM]BF
4
:

Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazonium tetrafloborat
- [BMIM]BF
6
:

Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazonium hexafluorophosphate
- [HMIM]BF
4
: Chất lỏng ion 1- heptyl -3-methylimidazonium tetrafloborat
- [BMIM]NTf
2
:

Chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazonium
bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
- [EMIM]NTf
2
:

Chất lỏng ion 1-ethyl-3-methylimidazonium
bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
- DMSO: Dimethyl sulfoxide
- DMF: Dimethylformamide
- ATRP: Atom Transfer Radical Polymerization
- [BPY]
+
: Cation butyl-pyridinium
- Et: Ethyl acetate, HAc: acid acetic
- [EMIM]OTf: 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethansulfonate
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1 Sơ đồ tổng hợp ILs 27
Sơ đồ 2 Quy trình điều chế [BPY]Br 28
Sơ đồ 3 Quy trình điều chế [BPY]BF
4
29
Sơ đồ 4 Quy trình điều chế [BPY]OTf 30
Sơ đồ 5 Sơ đồ tổng hợp diosmin từ hesperidin bằng các phương pháp khác nhau 31
Sơ đồ 6 Quy trình tổng hợp diosmin bằng iodine và dung môi pyridine 32
Sơ đồ 7 Quy trình tổng hợp diosmin bằng iodine và dung môi [BPY]Br 33
Sơ đồ 8 Quy trình tổng hợp diosmin bằng iodine và dung môi [BPY]BF
4
34
Sơ đồ 9 Quy trình tổng hợp diosmin bằng iodine và dung môi [BPY]OTf 35
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 9
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 Nhiệt độ nóng chảy và độ nhớt của một số chất lỏng ion………………….11
Bảng 2 So sánh các phương pháp chuyển hóa hesperidine thành diosmin…… ….45

SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 10
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
DANH MỤC HÌNH
Hình I.1 Sử dụng kết hợp CO2 và ILs để tránh kết tụ asphaltene 4
Hình I.2 Cơ chế phá vỡ sự kết tụ asphaltene 4
Hình I.3 Phản ứng ghép đôi Suzuki giữa bromobenzene và phenyl boronic acid 5
Hình I.4 Phản ứng oxi hóa rượu bởi xúc tác ruthenium trong ILs
1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorphosphate 6
Hình I.5 Ảnh hưởng của các loại dung môi khác nhau lên độ chuyển hóa phản ứng
tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành và methanol được xúc tác bởi Novozym 435 8
Hình I.6 Một số ứng dụng của chất lỏng ion 9
Hình I.7 Cấu trúc của một số cation thường gặp trong chất lỏng ion 10
Hình I.8 Tính đa dạng của chất lỏng ion họ imidazolium 10
Hình I.9 Các bước điều chế chất lỏng ion 13
Hình I.10 Cấu cáo của Heaperidin 14
Hình I.11 Công thức tổng quát Diosmin 15
Hình I.12 Sơ đồ biến đổi hóa học từ flavanone (hesperidin) sang flavone (diosmin)19
Hình I.13 Sơ đồ chuỗi phản ứng tổng hợp diosmin bằng tác nhân NBS 20
Hình I.14 Sơ đồ chuỗi phản ứng tổng hợp diosmin bằng tác nhân ILs 22
Hình III.1 Cấu tạo [BPY]Br 37
Hình III.2 Sắc ký bản mỏng [BPY]Br 37
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 11
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Hình III.3 Cấu tạo [BPY]BF
4
38
Hình III.4 Sắc ký bản mỏng [BPY]BF
4
38
Hình III.5 [BPY]OTf 39

Hình III.6 Sắc ký bản mỏng [BPY]OTf 39
Hình III.7 Sắc ký bản mỏng của [BPY]Br, [BPY]BF
4
, [BPY]OTf 40
Hình III.8 Công thức cấu tạo chi tiết của diosmin 40
Hình III.9 Sản phẩm diomin thô 41
Hình III.10 Nhận dạng diosmin qua sắc ký bản mỏng 41
Hình III.11 HPLC của diosmin tổng hợp bằng dung môi pyridine 42
Hình III.12 HPLC của diosmin tổng hợp bằng dung môi [BPY]Br 43
Hình III.13 HPLC của diosmin tổng hợp bằng dung môi [BPY]BF
4
43
Hình III.14 HPLC của diosmin tổng hợp bằng dung môi [BPY]OTf 44
Hình III.15 HPLC của hesperidin 45
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 12
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Phổ
1
H-NMR của [BPY]Br
Phụ lục 2. Phổ dãn rộng
1
H-NMR của [BPY]Br
Phụ lục 3. Phổ
1
H-NMR của [BPY]BF
4
Phụ lục 4. Phổ dãn rộng
1
H-NMR của [BPY]BF

4
Phụ lục 5. Phổ
1
H-NMR của [BPY]OTf
Phụ lục 6. Phổ dãn rộng
1
H-NMR của [BPY]Otf
Phụ lục 7. Phổ
13
C-NMR của [BPY]Br
Phụ lục 8. Phổ dãn rộng
13
C-NMR của [BPY]Br
Phụ lục 9. Phổ
13
C-NMR của [BPY]BF
4
Phụ lục 10. Phổ dãn rộng
13
C-NMR của [BPY]BF
4
Phụ lục 11. Phổ
13
C-NMR của [BPY]OTf
Phụ lục 12. Phổ dãn rộng
13
C-NMR của [BPY]OTf
Phụ lục 13. Phổ HRMS của [BPY]Br
Phụ lục 14. Phổ HRMS của [BPY]BF
4

Phụ lục 15. Phổ HRMS của [BPY]OTf
Phụ lục 16. Kết quả trả ra cùng phổ HRMS của cation [BPY]
+
.
Phụ lục 17. Phổ HPLC của hesperidin.
Phụ lục 18. Phổ HPLC của diosmin điều chế từ dung môi pyridin truyền thống
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 13
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Phụ lục 19. Phổ HPLC của diosmin điều chế từ dung môi [PPY]Br
Phụ lục 20. Phổ HPLC của diosmin điều chế từ dung môi [BPY]Br
Phụ lục 21. Phổ HPLC của diosmin điều chế từ dung môi [BPY]Br (tỷ lệ [BPY]Br
với nước là 3:1.5)
Phụ lục 22. Phổ HPLC của diosmin điều chế từ dung môi [BPY]BF
4
Phụ lục 23. Phổ HPLC của diosmin điều chế từ dung môi [BPY]OTf.
Phụ lục 24. Phổ
1
H−NMR của diosmin
Phụ lục 25. Phổ giãn 1
1
H−NMR của diosmin
Phụ lục 26. Phổ giãn 2
1
H−NMR của diosmin
Phụ lục 27. Phổ giãn 3
1
H−NMR của diosmin
Phụ lục 28 Phổ
13
C−NMR của diosmin

Phụ lục 29 Phổ giãn 1
13
C−NMR của diosmin
Phụ lục 30 Phổ giãn 2
13
C−NMR của diosmin
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 14
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Mở Đầu
Trong quá trình phát triển không ngừng của xã hội, con người không ngừng tác động
trực tiếp cũng như gián tiếp đến môi trường, làm cho môi trường ngày càng xấu đi,
từ đó tác động xấu đến sức khỏe con người, ngày càng gây ra nhiều bệnh tật. Vì thế
nhu cầu điều trị bệnh là tất yếu cho nên nhu cầu về dược phẩm sản xuất từ các dung
môi, xác tác không độc hại và không ô nhiễm môi trường ngày càng cao. Một trong
các dung môi đó là chất lỏng ion. Chất lỏng ion là hợp chất làm hoàn toàn bằng ion,
không độc hại và thân thiện với môi trường [1]. Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi
tiến hành nghiên cứu tổng hợp chất lỏng ion họ pyridinium để ứng dụng trong phản
ứng chuyển hóa hesperidin thành diosmin. Diosmin là loại thuốc đã được sử dụng
trong hơn 30 năm như là một tác nhân bảo vệ thành mạch, và gần đây đã bắt đầu
được nghiên cứu cho các mục đích trị liệu khác bao gồm cả ung thư, hội chứng tiền
kinh nguyệt, viêm đại tràng và bệnh tiểu đường. Tuy nhiên, giá thành các dược liệu
chứa diosmin còn khá cao, và còn phải phụ thuộc nhiều từ nước ngoài. Bước đầu
chúng tôi sẽ tiến hành tìm hiểu quy trình, sau đó sẽ tiến hành tổng hợp diosmin từ
nguồn nguyên liệu ban đầu là hesperidin bằng các cách khác nhau, và đánh giá lại
các ưu nhược điểm cũng như hiệu suất của từng quy trình. Từ đó làm cơ sở để có thể
đưa quy trình tổng hợp diosmin ra sản xuất với quy mô công nghiệp.
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 15
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Chính vì những lý do trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng
hợp chất lỏng ion họ pyridinium và ứng dụng trong chuyển hóa hesperidin

thành diosmin”, với mong muốn có thể ứng dụng đề tài này vào thực tiễn để cung
cấp nguyên liệu làm thuốc phục vụ cho sản xuất đảm bảo chất lượng và chi phí thấp.
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức 16
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
PHẦN I TỔNG QUAN
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 17
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
I.1 CHẤT LỎNG ION
I.1.1 Tìm hiểu chung về chất lỏng ion
a Khái niệm
Chất lỏng ion (ILs) là chất lỏng được cấu tạo hoàn toàn bằng ion, không chứa
phần tử trung hòa[1, 2], nóng chảy ở nhiệt độ thấp (dưới 100

0
C), thường gặp nhất
là những muối có chứa cation hữu cơ như tetraalkylammonium, alkylpyridium, 1,3-
dialkylimidazolium…[2].
b Lịch sử hình thành và phát triển
Chất lỏng ion có mặt và phát triển song song cùng với sự nghiên cứu và phát
triển từ năm 1914 [3].
Các lĩnh vực nghiên cứu chất lỏng ion bắt đầu vào năm 1914 bởi Paul Walden
về tính chất vật lý của ethylammonium nitrate [3].
Cách đây 20 năm, các chất lỏng ion – các hợp chất muối dạng lỏng nóng chảy
ở nhiệt độ thường hầu như chưa được biết đến, tuy chúng đã được phát hiện ở cuối
thế kỉ 19. Nhưng mối quan tâm đối với những chất lỏng này đang tăng mạnh và ngày
nay chúng ta đang được sử dụng ngày càng nhiều trong các ứng dụng thương mại
như một dung môi công nghiệp thân thiện với môi trường và các dạng dược phẩm
hiệu quả hơn mà con người đang sử dụng hàng ngày [5].
Vào thập niên 1990, số công trình nghiên cứu về chất lỏng ion được đăng trên
các tạp chí khoa học chưa đến 20 công trình/năm. Ngày nay, con số đó là khoảng

4000 công trình/năm, trong khi đó có hơn 1000 phát minh sáng chế về các chất lỏng
ion hoá đã được đăng ký bản quyền [5].
Mặc dù chất lỏng ion
được
khám phá khá sớm tuy nhiên khái niệm chất lỏng
ion chỉ
được
quan tâm trong những năm gần đây, khi mà người

ta bắt đầu quan tâm
hàng loạt vấn về gây ô nhiễm môi trường, nổi bật nên là sự ô nhiễm môi trường

do
sự bay hơi của các dung môi, cũng như

các nguyên nhân gây cháy nổ [4].
Sau 20 năm chất lỏng ion bị chìm lắng thì đến năm 1934 xuất hiện một sáng
chế khẳng định muối chứa nitơ (như là n-benzylpyridinium chloride,
1-ethylpyridinium chloride,…) đã tạo thành hỗn hợp với cellulose ở nhiệt độ
trên 100
0
C, làm cellulose tan ra và thành hỗn hợp có độ nhớt khác, đã tạo thành dung
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 18
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
dịch mới chứa cellulose rất hoạt động, phù hợp với các phản ứng khác nhau [3].
Năm 1992, Wilkes và Zaworotko đã báo cáo đề tài “Chất lỏng ion 1-ethyl-3-
methylimidazolium bền trong môi trường không khí và nước”[3]
Ngày nay chất lỏng ion phát triển rất mạnh mẽ và được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực: xúc tác, dược phẩm, dầu khí,…
c Ứng dụng

Ứng dụng trong khai thác dầu khí [41]
Trong nhiều năm qua ILs đã thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp dầu khí bởi
những tính chất và tính ứng dụng linh hoạt của chúng trong dầu khí. ILs có thể được
sử dụng làm tăng độ linh động của sản phẩm dầu, ức chế sự tập kết của asphaltenes
và parafin (Hình 1.1, hình 1.2). Có thể thu đến 90% sản lượng dầu nặng khi sử dụng
ILs như [BMIM]OTf và [BMIM]BF
4
, ILs sau khi sử dụng có thể được tái chế cho
đến 5 lần mà không mất mát nhiều. Sử dụng ILs có thể giảm thiểu hoặc thay thế sử
dụng nước trong quá trình khai thác dầu, đồng thời tách tốt cát, đất sét từ dầu thô,
giảm thiểu vấn đề ăn mòn và dễ dàng thu hồi lại ILs. Việc sử dụng kết hợp H
2
O
2
,
V
2
O
5
, và [BMIM]BF
4
có khả năng khử lưu huỳnh cao.
Hình I.1 Sử dụng kết hợp CO2 và ILs để tránh kết tụ asphaltene [41].
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 19
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Hình I.2 Cơ chế phá vỡ sự kết tụ asphaltene [41].
Ứng dụng trong dược phẩm
Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Hoá học và Sinh học (TCB,
Bồ Đào Nha) đã tổng hợp 5 loại kháng sinh ampicillin ở dạng chất lỏng ion. Họ cho
dung dịch ammoniac kiềm nhẹ của ampicillin phản ứng với các dạng khác nhau của

các cation hydroxit hữu cơ. Các cation này được thay thế bằng các muối ammoniac,
phosphorus, pyridinium và metylimidazolium, chúng được chuyển hoá thành các
hydroxide trong cột trao đổi ion. Hiệu suất thu hồi ampicilin đạt 75 – 95 %.
Ứng dụng làm xúc tác
Hydrocarbon thơm đa vòng hòa tan trong chloroaluminate (III), chất lỏng ion tạo
thành hợp chất vòng no. Điều này trái ngược với phản ứng hydro hóa xúc tác, trong
đó yêu cầu nhiệt độ và áp suất cao, xúc tác platinum oxide đắt tiền, sản phẩm tạo ra
có nhiều đồng phân [5]
Chất lỏ n

g ion l à

m d u

ng m ôi
Phản ứng ghép đôi Heck và Suzuki
Phản ứng ghép đôi Suzuki giữa bromobenzene và phenyl boronic acid (hình
1.3) sử dụng hệ xúc tác Na
2
CO
3
và [BMIM]BF
6
đạt hiệu suất đến 92% sau 1 giờ ở
100
o
C với 0.25 mol% Pd.
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 20
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Br

+
B(OH)
2
Na
2
CO
3
dd
[Pd]
[BMIM]]PF
6
,
1h
Hình I.3 Phản ứng ghép đôi Suzuki giữa bromobenzene và phenyl boronic acid
Phản ứng tetrahydropyranyl và furanyl hóa hợp chất alcohol
Phản ứng giữa cinamyl alcohol với 3,4-dihydro-2H-pyran trong chất lỏng ion sử
dụng 5 mol % xúc tác InCl
3
ở nhiệt độ thư
ờng
cho hiệu suất sản phẩm 92 %.
Phản ứng dehydro hóa dẫn xuất rượu
benzylic
Vào năm 2002, tác giả J. Muzart đã thực hiện phản ứng oxy hoá hợp chất
benzylic alcohol bậc hai trong chất lỏng ion tetrabutylammonium bromide với xúc
tác PdCl
2
[45]. Phản ứng được

thực hiện trong điều kiện khí trơ argon và không cần

sử dụng tác nhân oxy hoá, phản ứng ở 120
o
C trong thời gian 22 – 24 h, hiệu suất
đạt 95 %.
Phản ứng oxi hóa rượu
Thay vì sử dụng xúc tác Ru (IV), tác giả P. A. Jacobs đã sử dụng xúc tác Ru
(II) và Ru (III) cho phản ứng oxy hoá alcohol trong một số chất lỏng ion khác nhau
(như tetramethylammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide) hiệu suất
trên 90% [46].
OH
R' R''
1% Ru-catalyst
O
2
or air, ionic liquid
R' = alkyl, H
R''= alkyl, phenyl
O
R' R''
Phản ứng oxi hóa rượu bởi xúc tác ruthenium trong IL 1-butyl-3-
methylimidazolium hexafluorphosphate.
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 21
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Phản ứng polymer hóa [47-50]
Phản ứng polymer hoá gốc tự do trao đổi phân tử (Atom transfer radical
polymerization – ATRP) sử dụng xúc tác của kim loại chuyển tiếp là phương pháp
đơn giản, có kiểm soát và hiệu quả được sử dụng phổ biến để tổng hợp polymer có
khối lượng phân tử lớn và vùng phân bố khối lượng hẹp. Nhìn chung, quá trình
ATRP được thực hiện trong những dung môi hữu cơ truyền thống như toluene,
DMF, DMSO gây ra những khó khăn trong vấn đề thu hồi, tái sử dụng dung môi và

xúc tác.
Với những tính chất nổi trội của ILs như nhiệt độ nóng chảy cao, độ nhớt cao,
áp suất hơi thấp và ổn định với thời gian, chất lỏng ion được xem như dung môi thay
thế cho những dung môi truyền thống trong các phản ứng polymer hóa. Năm
2000, A. J. Carmichael lần đầu tiên sử dụng thành công butyl-3-methylimidazolium
hexafluorophosphate ([BMIM]PF
6
) làm dung môi cho quá trình polymer hóa methyl
metharcylate bằng phương pháp ATRP. Sau đó, nhiều polymer khác đã được các
nhà khoa học nghiên cứu và tổng hợp trong chất lỏng ion họ imidazole từ
styrene, acid acrylic hay acrylonitrile .
Mới đây, H. Chen và các cộng sự đã thực hiện quá trình polymer hóa ATRP
ngược ethyl acrylate với CuBr
2
và ligand N,N,N’,N”,N”–pentamethyl diethylene
triamine (PMDETA) sử dụng dung môi là chất lỏng ion .
Phản ứng sử dụng enzyme sinh học
Chất lỏng ion còn được

sử dụng làm dung môi cho các phản ứng xúc tác sinh
học cũng như các quá trình tách chiết trong kỹ thuật sinh học. Một số enzyme như
lipase, protease hay nấm men đã thể hiện hoạt tính tốt trong chất lỏng ion [51, 52].
S. H. Ha và các đồng nghiệp đã tổng hợp thành công biodiesel từ dầu đậu nành
bằng enzyme lipase Candida antarctica cố định trên nhựa acrylic trong chất lỏng
ion [53]. Để tìm ra dung môi thích hợp nhất, 23 loại chất lỏng ion khác nhau đã
được

sử dụng và so sánh với dung môi tert-butanol và điều kiện không có dung
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 22
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu

môi. [EMIM]TOf cho hiệu suất cao gấp 3 lần so với quá trình không sử dụng dung
môi và sau12 giờ, độ chuyển hóa sản phẩm đạt 80%
(Hình 1.5).
Gần đây, ở Nhật Bản, S. Arai và các cộng sự cũng thực hiện quá trình sản xuất
này trong chất lỏng ion gốc [BF
4
] và sử dụng trực tiếp nhiều loại vi nấm khác nhau
tạo ra enzyme lipase [54]. Kết quả cho thấy enzyme lipase đặc hiệu cho vị trí 1,3-
glyceride được sinh ra từ vi nấm R. oryzae chủng hoang dại (w-ROL) có hoạt tính
tốt nhất cho phản ứng biodiesel hóa trong chất lỏng ion [EMIM]BF
4
.
Hình I.4 Ảnh hưởng của các loại dung môi khác nhau lên độ chuyển hóa phản
ứng tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành và methanol được xúc tác bởi Novozym 435
[54]
Trên đây là hai ứng dụng quan trọng nhất, ngoài ra ILs còn nhiều ứng dụng
khác được thể hiện ở hình 1.6 dưới đây:
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 23



 !"
#$
Chế tạo thuốc%
&'()*+"
,-.
/%012
34
567,/
"

89&:*;+
<3=*;+>
2&
"
?@'
/%-+)
%A9B%C
"
74
DE5$"
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Hình I.5 Một số ứng dụng của chất lỏng ion
I.1.2 Cấu tạo
Theo nghiên cứu thực nghiệm một cách tổng quát chất lỏng ion được cấu tạo từ một
cation hữu cơ và một anion hữu cơ hoặc vô cơ [3,4,6]
Nhóm cation có các cấu trúc thường gặp như: ammonium, sulfonium, phosphonium,
imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, thiazolium, pyrazolium hay oxazolium.
Nhóm anion có cấu trức thường gặp như: Các anion thường gặp của chất lỏng ion
ngoài một số ít các halide, các anion có thể là BF
4
-
,
PF
6
-
, Sb
6
-
, ZnCl
3

-
, CuCl
2
-
,
SnCl
3
-
, N(CF
3
SO
2
)
2
-
, N(C
2
F
5
SO
2
)
2
-
, N(FSO
2
)
2
-
,

C(CF
3
SO
2
)
3
-
, CF
3
CO
2
-
,
CF
3
SO
3
-
và CH
3
SO
-
. Ngoài ra còn có các anion đa nhân (polynuclear anion) khác
như Al
2
Cl
7
-
, Al
3

Cl
10
-
, Au
2
Cl
7
-
, Fe
2
Cl
7
-
và Sb
2
F
11
-
. Trong đó, các chất lỏng ion
chứa các anion đa nhân vậy thường dễ bị phân hủy dưới tác động của không khí và
nước [22], [6].
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 24
F
Luận văn tốt nghiệp khóa 2011-2015 Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
F
3
C
O
2
S

N
O
2
S CF
3
H
3
C SO
3
BF
4
BF
6
NO
3
R N R
R
R
N
S
R
1
R
3
R
2
H
3
C SO
3

S C N
Anion
Cation
Hình I.6 Cấu trúc của một số cation thường gặp trong chất lỏng ion [7].
R
2
N
N
R
1
R
3
R
4
H, CH
3
CH
3
C
2
H
5
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3

(CH
3
)
2
CHCH
2
C
6
H
6
CH
2
H
CH
3
CH
3
C
2
H
5
CH
3
OCH
2
CH
3
CF
3
CH

2
CCH
3
CH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
(CH
3
CH
2
)(CH
3
)CH
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2

CH
3
BF
4
BF
6
ASF
6
SbF
6
F(HF)n
CF
3
SO
3
CF
3
CF
2
CF
2
CF
2
SO
3
(CF
3
SO
2
)

2
N
(CF
3
SO
2
)N
(CF
3
SO
2
)
3
C
CF
3
CF
2
CF
2
COO
Hình I.7 Tính đa dạng của chất lỏng ion họ imidazolium [5]
SVTH: Nguyễn Hoàng Đức Trang 25