Luận văn thạc sĩ hóa hữu cơ NGHIÊN cứu TỔNG hợp AMIT từ AXIT béo và ỨNG DỤNG làm CHẤT ức CHẾ ăn mòn KIM LOẠI

1
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP AMIT TỪ AXIT BÉO
VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN KIM
LOẠI
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS LÊ TỰ HẢI
Học viên thực hiện: THÁI THỊ MINH NHẬT
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
ĐÀ NẴNG, 06/2012
2
Từ trước đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự ăn
mòn kim loại. "Sự ăn mòn kim loại gây ra những tổn hại to lớn cho
nền kinh tế quốc dân. Những nước có khí hậu nhiệt đới ẩm hoặc có
khí hậu biển như Việt Nam thì tổn thất do ăn mòn gây ra, theo thống
kê 20-30%. Trong số những tổn thất đó phải kể đến các phí tổn để
chống ăn mòn" [9].
MỞ ĐẦU
Hơn nữa, trong điều kiện ngành luyện kim nước ta còn non trẻ,
sản lượng kim loại được tinh chế là vô cùng ít nên việc bảo vệ kim
loại khỏi bị ăn mòn là rất cần thiết đối với nền kinh tế nước nhà.
Những thiệt hại do ăn mòn kim loại gây ra nghiêm trọng như vậy
nên nghiên cứu về ăn mòn kim loại và cách phòng chống ăn mòn
kim loại là công việc hết sức quan trọng.
1. Lý do chọn đề tài
3
MỞ ĐẦU
Dùng các chất ức chế ăn mòn là một trong những giải
pháp cơ bản để bảo vệ kim loại. Các chất ức chế cho và nhận
điện tử, ức chế tạo màng trên cơ sở các amit là một trong
những họ chất ức chế có hiệu quả bảo vệ cao [9]. Tổng hợp và
khảo sát chất ức chế ăn mòn kim loại đã được nhiều tác giả

nghiên cứu và ngày càng được quan tâm phát triển ở nước ta.
Với những hóa chất công nghiệp sẵn có ở nước ta như axit béo
và các amin, là điều kiện hết sức thuận lợi để tổng hợp amit từ axit
béo. Đề tài "Nghiên cứu tổng hợp amit từ axit béo và ứng dụng
làm chất ức chế ăn mòn kim loại" nhằm tổng hợp chất ức chế ăn
mòn kim loại từ các sản phẩm axit béo có trong tự nhiên.
4
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng hợp 1 số amit từ axit béo
-
Định danh các sản phẩm amit
- Xác định các tính chất lý học các sản phẩm amit: trạng thái, màu
sắc, tính tan trong các dung môi (nước, etanol, axeton,…)
- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp các sản
phẩm amit (nhiệt độ, tỉ lệ mol các chất phản ứng, thời gian tổng hợp)
- Xác định điều kiện tối ưu tổng hợp các sản phẩm amit. Từ đó tính
hiệu suất tổng hợp các amit
-
Ứng dụng vào ức chế ăn mòn kim loại
-
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả ức chế ăn mòn kim
loại (thời gian ngâm, nồng độ amit).
5
Bố cục
luận văn
Chương 1. Tổng quan
Chương 2. Phương pháp nghiên cứu
thực nghiệm
Chương 3. Kết quả nghiên cứu
và thảo luận

Mở đầu
Tài liệu tham khảo
Kết luận và kiến nghị
Phụ lục
6
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tổng
hợp Stearamit, Ethylen bis Stearamit
Xây dựng quy trình tổng hợp Stearamit và
Ethylen bis Stearamit
Một số tính chất của sản phẩm tổng hợp amit
Định danh amit thu được từ axit béo
Phổ IR
Phổ LC-MS/MS
Ứng dụng làm chất ức chế ăn mòn kim loại
Đo XRD
Chụp SEM
7


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tổng hợp amit
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tổng hợp amit
2.1.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
2.2.
Phương pháp
hoá lý

Phương pháp
hóa học
Đo
nhiễu
xạ
tia X
Tổn
hao
khối
lượng
Sắc ký
lỏng
ghép
hai lần
khối
phổ
Phổ
hồng
ngoại
Định
tính
amit
Chụp
SEM
Xác
định độ
tăng
giảm
khối
lượng

8
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.1.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
Stearamit
3.1.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol giữa axit Stearic và Urê
Được thực hiện với thời gian đun hồi lưu trong 4h và nhiệt độ đun
120
0
C nhưng yếu tố tỉ lệ mol giữa axit Stearic và Urê được thay đổi để
khảo sát với lần lượt như sau: 0.1/0.1; 0.1/0.11; 0.1/0.15; 0.1/0.2;
0.11/0.1; 0.15/0.1; 0.2/0.1. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.1 và hình
3.1.
3.1
3.1
Nghiên cứu tổng hợp Stearamit
Nghiên cứu tổng hợp Stearamit
9
Tỉ lệ
mol
axit
Stearic
/ Ure
0.1/0.1 0.1/0.11 0.1/0.15 0.1/0.2 0.11/0.1 0.15/0.1 0.2/0.1
m (g) 8.575 12.473 19.845 17.913 11.22 16.953 15.526
H% 30.3 44.1 70.1 63.3 39.6 59.9 54.9
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của tỉ lệ mol axit Stearic/ Ure đến khối lượng và hiệu suất
tổng hợp amit
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
10
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ mol giữa axit Stearic

và Urê đến hiệu suất tổng hợp amit
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
11
CH
3
(CH
2
)
16
COOH CO(NH
2
)
2

CH
3
(CH
2
)
16
CONH
2
NH
3
CO
2
+
+ +
t
0

C
Dựa vào đồ thị ở hình 3.1 cho thấy : Nồng độ của các chất tham
gia phản ứng dư vừa phải thì khối lượng sản phẩm Stearamit sinh ra
tăng đáng kể, hiệu suất phản ứng tăng như với tỉ lệ 0.1/0.15 thì hiệu
suất tổng hợp đạt 70.1%. Tuy nhiên, nếu nồng độ Urê dư nhiều có thể
làm giảm nhiệt độ hệ phản ứng nên hiệu suất giảm nhanh còn 63.3%;
nếu nồng độ axit Stearic dư nhiều có thể sinh ra muối tan trong nước
nên khối lượng sản phẩm Stearamit thu được giảm, hiệu suất đạt
54.9%. Vậy tỉ lệ mol 0.1/0.15 được lựa chọn để khảo sát yếu tố tiếp
theo.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
12
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.1.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Khảo sát yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ được thực hiện với thời
gian đun hồi lưu trong 4h và tỉ lệ mol giữa axit Stearic và Urê lần lượt
là 0.1:0.15 nhưng yếu tố nhiệt độ được thay đổi để khảo sát với lần
lượt các mức như sau: 120
0
C, 130
0
C, 140
0
C, 150
0
C, 160
0
C, 170
0
C. Kết

quả được thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.2.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khối lượng và hiệu suất tổng hợp amit
Nhiệt độ(
0
C) 120 130 140 150 160 170
m (g) 19.875 21.242 22.719 22.690 22.651 22.644
H% 70.2 75.1 80.3 80.2 80.0 80.0
13
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp amit
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Vậy ở nhiệt độ tổng hợp 140
0
C cho hiệu suất thu hồi Stearamit
là cao nhất nên được lựa chọn để khảo sát yếu tố tiếp theo.
14
3.1.1.3. Ảnh hưởng của thời gian đun
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun được thực hiện với tỉ lệ
mol giữa axit Stearic với Urê là 0.1/0.15, nhiệt độ tổng hợp 140
0
C
nhưng yếu tố thời gian được thay đổi với lần lượt như sau: 2h, 3h, 4h,
5h, 6h. Kết quả thu được thể hiện ở bảng 3.3 và hình 3.3.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến khối lượng và hiệu suất tổng hợp amit
Thời
gian(h)
2 3 4 5 6
m (g) 19.982 22.784 22.710 22.103 21.857
H (%) 70.6 80.5 80.2 78.1 77.2
15

Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến tổng hợp amit
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Vì thế, thời gian đun trong 3h được lựa chọn để đến nghiên cứu
tiếp theo.
Qua những nghiên cứu ở trên đã xác định được các điều kiện
tổng hợp amit từ axit Stearic với Urê để thu được hiệu suất cao nhất
là tỉ lệ mol giữa axit Stearic với Urê là 0.1/0.15, nhiệt độ tổng hợp
140
0
C và thời gian đun 3h thì hiệu suất tổng hợp amit đạt 80.5%.
16
3.1.2. Xây dựng qui trình tổng hợp
-t
0
=55-60
0
C
-τ =1/2h
-Dm: axeton
-V axeton =100ml
-τ =1/2h
-
τ = 2h
-
t
0
=140
0
C
9g

Urê
Trộn hỗn hợp
Đun hồi lưu
Đun hồi
lưu
Cất loại khí
Đổ nhanh ra vải mùng
Lọc
Sấy khô
Nghiền mịn
Rây
Bột mịn Stearamit thô
28.4g
axit
Stearic
- Dm: H
2
O
-
Nồng độ : 9%
-
Khuấy trong
1h
- t
0
= 200
0
C
-
Bếp cách thủy

-
t
0
=105
0
C
-
τ =1h
Để nguội hỗn hợp τ =3h
Bằng vải
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
17
Qúa trình tổng hợp stearamit được thể hiện từ hình 3.5 đến hình 3.9.
Hình 3.5. Thiết bị tổng hợp Stearamit
Hình 3.6. Hỗn hợp ở dạng lỏng, có màu vàng nhạt sau quá trình đun hồi lưu, khuấy
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
18
Hình 3.7. Sản phẩm tổng hợp sau quá trình cất loại khí
Hình 3.8. Sản phẩm tổng hợp sau khi lọc
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
19
Hình 3.9. Sản phẩm tổng hợp sau khi sấy khô và nghiền mịn
3.1.3. Một số tính chất của sản phẩm tổng hợp amit từ axit stearic và
Urê
-Cảm quan : ở dạng rắn, không mùi và có màu vàng nhạt.
-Khả năng hòa tan (trong các dung môi khác nhau axeton, etanol, n-
hexan, cloroform, nước cất) được thể hiện ở bảng 3.4.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
20
Bảng 3.4: Khả năng hòa tan của sản phẩm tổng hợp từ axit Stearic và Urê

Dung môi

Hóa chất
axeton etanol n-hexan cloroform Nước cất
Sản phẩm
tổng hợp
amit
1.5g sản
phẩm
tan
hoàn
toàn
trong
40ml
ở
55
0
C
1g sản
phẩm
tan hoàn
toàn
trong
40ml ở
55
0
C
2g sản phẩm
tan hoàn
toàn

trong
40ml ở
55
0
C
2g sản
phẩm tan
hoàn
toàn
trong
40ml ở
55
0
C
0.5g sản
phẩm
tan giới
hạn
trong
40ml ở
55
0
C
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
21
-
Định tính Stearamit
Hình 3.10. Sản phẩm tổng hợp trong n-hexan
Hình 3.11. Sản phẩm tổng hợp trong ninhyđrin
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

22
3.1.4. Định danh Stearamit thu được
3.1.4.1. Phổ hồng ngoại IR của amit
Hình 3.12. Phổ IR của amit trong nghiên cứu
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

V
C=O
=1647.68
V
C-H
= 903.76

V
-CH2-CH3
=2917.01
V
N-H
= 1471.48
V
C-N
= 1187.77

V
N-H
=3207.18
23
Bảng 3.5: Tần số dao động của các liên kết trong phổ IR của mẫu amit
Liên kết /(nhóm) Tần số dao động trong amit
C=O 1647.68

N-H (dao động hóa trị) 3207.18
N-H (dao động biến dạng) 1471.48
C-N (dao động hóa trị) 1187.77
C-H
903.76
Nhiều nhóm CH
2
, CH
3
2917.01
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
24
Hình 3.13. Phổ IR của Stearamit chuẩn [10]
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
25
3.1.4.2. Phổ LC-MS/MS của amit
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 m/z
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2

Inten. (x10,000,000)
255
105
283
146
320
Hình 3.14. Phổ MS của mẫu nghiên cứu
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU