Kỹ thuật tổng hợp hữu cơ

BỘ CÔNG THƯƠNG
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Bài tiểu luận môn học
Bài tiểu luận môn học
QUÁ TRÌNH KHỬ HÓA
QUÁ TRÌNH KHỬ HÓA
1
BỘ CÔNG THƯƠNG
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
GVHD:
GVHD:
NGUYỄN THỊ HỒNG ANH
NGUYỄN THỊ HỒNG ANH
NHÓM 6
NHÓM 6
TRẦN VĂN DUY
TRẦN VĂN DUY
3004080007
3004080007
NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG
NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG
3004090088
3004090088

NGUYỄN THỊ HẠNH
NGUYỄN THỊ HẠNH
3004090076
3004090076
NGUYỄN THÀNH TRUNG
NGUYỄN THÀNH TRUNG
3004080046
3004080046
2
Phần Mềm Quản Lý Khách Sạn
NỘI DUNG CHÍNH
NỘI DUNG CHÍNH
Đại cương
Phạm vi sử dụng
Tác nhân khử hóa
Các phản ứng phụ - sản phẩm phụ
Một số ví dụ
3
7.1.1. Định nghĩa
−
Trong hóa học, quá trình khử hóa là
quá trình nhận thêm điện tử.
−
Trong hóa học hữu cơ, quá trình khử
hóa là quá trình làm giảm độ oxy hóa
của chất đem khử và thêm những
nguyên tử hydro hay loại khỏi nó
nguyên tử dị tố.
7.1. Đại cương
4

−
Lấy thêm điện tử.
−
Quá trình lấy thêm hydro là phản
ứng cộng hợp.
−
Quá trình loại nguyên tố dị tố là quá
trình hydro phân (quá trình phá hủy
liên kết dị tố bằng hydro).
7.1. Đại cương
5
7.1.2. Mục đích

Điều chế các hợp chất hydrocacbon
no từ hợp chất hydrocacbon không no.

Từ những chất có độ oxy hóa cao
thành các chất có độ oxy hóa thấp.
6
7.1.3. Cơ chế phản ứng

Khử hóa có nhiều phương pháp,
tác nhân khử và loại chất đem khử
khác nhau nên cơ chế của phản ứng
đó cũng khác nhau nên ta không thể
biểu diễn nó thành công thức tổng
quát được. Trong trường hợp cụ thể,
sẽ được đề cập đến.
7


Có ba nhóm chính
−
Khử bằng tác nhân hóa học
−
Khử bằng hydro có xúc tác
−
Khử bằng điện hóa
Tác nhân khử hóa
8
7.2.1. Khử bằng tác nhân khử hóa
1. Kim loại trong môi trường kiềm hoặc
axit (Fe, Zn, Sn).
2. Các hỗn hống kim loại (Na, Al, Mg, Sn,
Zn, Hg…).
3. Các kim loại kiềm trong ancol.
4. Các kim loại và amoniac.
5. Các kim loại và amin hữu cơ.
6. Các Hydrua kim loại (LiAlH
4
, NaBH
4
).
7. Hydrazin N
2
H
4
.
8.

Các chất khử chứa lưu huỳnh.

9
7.2.2.1. Các kim loại trong môi
trường kiềm và axit

Để khử hóa các hợp chất nitro
hoặc nitrozo thành anmoni.

Fe & Sn chỉ được sử dụng trong
môi trường axit, Zn sử dụng trong cả
axit lẫn kiềm.
10
Phản ứng khử hóa của Bechamp bằng Fe
2HCl + Fe
FeCl
2
+ H
2
ArNO
2
+ 3Fe + H
2
O
FeCl
2
ArNH
2
+ 3Fe(OH)
3
Fe(OH)
2

Fe(OH)
3
FeO(OH)
fero monobasic
Fe(OH)
2

Fe(FeO
2
)
2
+ H
2
O
FeO(OH)
(Fe
3
O
4
)
O=Fe
3+
O
Fe
2+
=O (oxit saét töø)
11
Khử được nitro và nhiều loại chất.
Giống như thiếc nhưng giá thành cao.

Chủ yếu dùng khử hóa các hợp chất
nitro
12
7.2.1.2. Các hỗn hống của kim loại
13
7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
trong ancol
trong ancol
R
OH + Na
H + R
ONa
14
7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
trong ancol
trong ancol
R
COOH + Na
R
CH
2
OH
OH Na + R'
15
7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
7.2.1.3. Tác nhân khử hóa kim loại kiềm
trong ancol
trong ancol

16
7.2.1.4. Tác nhân khử hóa là các kim loại
7.2.1.4. Tác nhân khử hóa là các kim loại
với amoniac
với amoniac
•


Một trong các tác nhân khử hóa mạnh
Một trong các tác nhân khử hóa mạnh
nhất, quan trọng nhất và hay được sử
nhất, quan trọng nhất và hay được sử
dụng nhất trong các hợp chất có cản trở
dụng nhất trong các hợp chất có cản trở
không gian lớn.
không gian lớn.
•


Được sử dụng nhiều nhất trong nhóm
Được sử dụng nhiều nhất trong nhóm
này là liti hoặc natri với amoniac lỏng
này là liti hoặc natri với amoniac lỏng
(đôi khi sử dụng tới cả kali hoặc canxi).
(đôi khi sử dụng tới cả kali hoặc canxi).
17
7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
•

Hai chất được sử dụng như là tác nhân
Hai chất được sử dụng như là tác nhân
khử đó là Liti nhóm hidrua (LiAlH
khử đó là Liti nhóm hidrua (LiAlH
4
4
) và
) và
Natri Bo Hydrua (NaBH
Natri Bo Hydrua (NaBH
4
4
). Cả hai chất
). Cả hai chất
đều là chất rắn, tương đối bền vững.
đều là chất rắn, tương đối bền vững.
C
O
:
MH
C O
H M
18
7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
•


Các hydrua kim loại dễ dàng cho nhóm

Các hydrua kim loại dễ dàng cho nhóm
cacbonyl hydrua ion để tạo thành phức
cacbonyl hydrua ion để tạo thành phức
ancolat.
ancolat.
Li
(+)
(-)
H Al
H
H
H
+ 4 C O
Li
(+)
(- )
Al(OCH)
4
Hoặc
Na
(+)
(-)
H B
H
H
H
+ 4 C
O
Na
(+)

(- )
B(OCH)
4
19
7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
7.2.1.5. Tác nhân khử là hydrua kim loại
•


Dưới tác dụng của nước (proton), các phức
Dưới tác dụng của nước (proton), các phức
ancolat này bị thủy phân để cho ancolat tương
ancolat này bị thủy phân để cho ancolat tương
ứng.
ứng.
(-)
Al(OCH)
4
Li
(+)
+ H
2
O
LiAl(OH)
4
LiOH + Al(OH)
3
CH
OH + LiAlO
2

+ 2H
2
O
Na
(+)
(- )
Al(OCH)
4
+ 2H
2
O CH
OH + NaBO
2
NaB(OH)
4
NaOH + B(OH)
3
H
2
O
20
7.2.2. Khử bằng hydro hóa có xúc tác
7.2.2. Khử bằng hydro hóa có xúc tác
(khử hóa bằng hydrogen phân tử)
(khử hóa bằng hydrogen phân tử)
•


Khi có mặt xúc tác thì phân tử hidro
Khi có mặt xúc tác thì phân tử hidro

được hoạt hóa và khả năng phản ứng
được hoạt hóa và khả năng phản ứng
tăng lên rất nhiều nhờ vậy mà phản ứng
tăng lên rất nhiều nhờ vậy mà phản ứng
hydro hóa mới thực hiện được. Cũng vì
hydro hóa mới thực hiện được. Cũng vì
lẽ đó, hydro hóa bao giờ cũng cần phải
lẽ đó, hydro hóa bao giờ cũng cần phải
có xúc tác.
có xúc tác.
21
7.2.2.1. Các xúc tác hydro hóa bằng
7.2.2.1. Các xúc tác hydro hóa bằng
hydro phân tử
hydro phân tử
22
o


Xúc tác có thể sử dụng riêng một mình nó
Xúc tác có thể sử dụng riêng một mình nó
hoặc có thể đưa lên một chất mang.
hoặc có thể đưa lên một chất mang.
o


Chất mang loại có diện tích bề mặt riêng
Chất mang loại có diện tích bề mặt riêng
nhỏ gồm thủy tinh, nhôm oxit, đá bọt,
nhỏ gồm thủy tinh, nhôm oxit, đá bọt,

bauxit…
bauxit…
o


Chất mang có diện tích bề mặt riêng lớn
Chất mang có diện tích bề mặt riêng lớn
gồm cao lanh, oxit tan, than hoạt tính,
gồm cao lanh, oxit tan, than hoạt tính,
silicagel…
silicagel…
o


Ngoài ra, còn có chất phụ trợ xúc tác
Ngoài ra, còn có chất phụ trợ xúc tác
(promotor) hoặc chất ức chế (giảm) xúc tác
(promotor) hoặc chất ức chế (giảm) xúc tác
(inhibitor).
(inhibitor).
7.2.2.1.1. Các xúc tác kim loại
7.2.2.1.1. Các xúc tác kim loại
23
Kim loại hay được sử dụng nhất là:
Kim loại hay được sử dụng nhất là:
Niken, đồng, coban, sắt.
Niken, đồng, coban, sắt.
7.2.2.1.2.
7.2.2.1.2.
Các chất kim loại quý

Các chất kim loại quý
Các kim loại quý được sử dụng là
Các kim loại quý được sử dụng là
palatin, paladi, ruteni và rido.
palatin, paladi, ruteni và rido.
7.2.2.1.3.
7.2.2.1.3.
Các hợp chất phi kim loại
Các hợp chất phi kim loại
Các oxit kim loại (kẽm, Crom, vanadi)
Các oxit kim loại (kẽm, Crom, vanadi)
hoặc sunfua kim loại (molipden, sắt,
hoặc sunfua kim loại (molipden, sắt,
coban, niken) và borua kim loại (sắt,
coban, niken) và borua kim loại (sắt,
niken, bạc, crom vv…)
niken, bạc, crom vv…)
7.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản
7.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản
ứng hydro hóa
ứng hydro hóa
24



Nhiệt độ
Nhiệt độ
Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng hydro
Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng hydro
hóa cũng tăng, đồng thời phản ứng

hóa cũng tăng, đồng thời phản ứng
chiều ngược dehydro hóa xuất hiện.
chiều ngược dehydro hóa xuất hiện.



Áp suất
Áp suất

Làm tăng tốc độ phản ứng.
Làm tăng tốc độ phản ứng.

Chi phối tới điểm cân bằng.
Chi phối tới điểm cân bằng.

Chọn lọc của xúc tác.
Chọn lọc của xúc tác.
7.2.2.3. Các thiết bị sử dụng trong
7.2.2.3. Các thiết bị sử dụng trong
phản ứng hydro hóa.
phản ứng hydro hóa.
25


Ở nhiệt độ cao áp suất lớn, hydro có
tính ăn mòn cao – phản ứng với các vật
liệu trong môi trường nhất định với sắt.


Vật liệu chế tạo thiết bị hydro hóa phải

là một loại thép đặc biệt chỉ chứa các kim
loại Crom, vanadi, nhôm và niken.