đồ án tốt nghiệp chất lỏng ion
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (943.65 KB, 39 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHI
BỘ MÔN: LỌC - HÓA DẦU
------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU ỨNG DỤNG CỦA CHẤT LỎNG ION CHO MỘT SỐ PHẢN ỨNG: PHẢN
ỨNG CỘNG MICHAEL VÀ PHẢN ỨNG ANKYL HÓA ISOBUTAN BẰNG 2-BUTEN
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Việt
PGS.TS. Bùi Thị Lệ Thủy
MSV: 1221010417
Lớp: Lọc hóa dầu B-K57
HÀ NỘI 1/2018
1
Giới thiệu chung về chất lỏng ion.
•
Sử dụng chất lỏng ion trong phản ứng cộng Michael.
•
Sử dụng chất lỏng ion trong phản ứng ankyl hóa isobutan bằng 2-buten
•
BỐ CỤC ĐỀ TÀI
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT LỎNG ION
Giới thiệu về chất lỏng ion
Tính chất và ứng dụng của chất lỏng ion
Tổng hợp chất lỏng ion
GIỚI THIỆU VỀ CHẤT LỎNG ION
•
Lịch sử hình thành và phát triển chất lỏng ion
o
Năm 1888 Gabriel và weiner đã tìm thấy etanol amoninitrat (nhiệt độ nóng chảy 52-55 C)
0
1914 đánh dấu mốc đầu tiên tìm ra chất lỏng ion là etyl amoninitrat với nhiệt độ nóng trảy là 12 C
1970-1980 Wikes và Husey phát triển chất lỏng ion với các loại ion nhôm clorua
1992 phát triển các loại IL dựa trên imidazolium với độ bền không khí và nước.
TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION
•
•
Định nghĩa chất lỏng ion
0
Chất lỏng ion là các hợp chất dạng ion có nhiệt độ nóng trảy nhỏ hơn 100 C
Tính chất của chất lỏng ion
Tính đa dạng
Nhiệt độ nóng trảy thấp
Ổn định điện và nhiệt
Phân cực
Độ hòa tan cao
TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION
Imidazolium ion
•
Cấu trúc
Chất lỏng ion được chia làm hai phần chính là anion và cation
Pyridium ion
Ammonium ion
Phosphonium ion
Một số cation và anion của chất lỏng ion
TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION
•
Phân loại và ứng dụng chất lỏng ion
Việc phân loại dựa trên nhều yếu tố như tính chất vật lý, hóa học hay các ứng dụng
(theo cation, anion hoặc cấu tạo…)
Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tổng hợp hữu cơ, phân tích sắc kí,
công nghệ vật liệu và điện hóa học…
TỔNG HỢP CHẤT LỎNG ION
i) Tạo muối để hình thành cation thích hợp
NR3
Giai đoạn 1
R’X
ii) Trao đổi anion để hình thành chất lỏng ion
mong muốn
+ [NR3R’] X
Giai đoạn 2a
Giai đoạn 2b
1.+ Muối kim loại
+ Lewis acid MXy
+ M [A] - MX
2.+ Bronsted acid
+ H [A] - HX
3.+ Nhựa trao đổi ion
+
[NR3R’] [MX y+1]
+ [NR3R’] [A]
8
ỨNG DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG PHẢN ỨNG CỘNG MICHAEL
Giới thiệu phản ứng cộng Michael
Ứng dụng của phản ứng cộng Michael
PHẢN ỨNG CỘNG MICHAEL
•
Định nghĩa: Là phản ứng giữa các hợp chất -CH mang tính axit với các hợp chất vinylic cacbonyl
R, R1, R2, R3 và R4 là hydro,ankyl hoặc đôi khi là aryl;
X, Y là các nhóm hút điện tử như: -COOH, -CHO, -COOR, -CONH 2, -CN,-NO2, đôi khi là SO3R.
PHẢN ỨNG CỘNG MCHAEL
•
Cơ chế phản ứng
PHẢN ỨNG CỘNG MCHAEL
•
•
•
•
Xúc tác: thường sử dụng các hợp chất có tính bazo
Dung môi : phổ biến nhất thường là các ancol
Nhiệt độ: thường phản ứng ở nhiệt độ phòng
Xử lý sản phẩm: đa số kết tủa ở nhiệt độ phòng nên có thể đem lọc và tinh chế
ỨNG DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG PHẢN ỨNG CỘNG MICHAEL
•
Sử dụng chất lỏng ion làm dung môi cho quá trình phản ứng
•
Sử dụng chất lỏng ion làm xúc tác cho phản ứng
•
Sử dụng chất lỏng ion làm xúc tác và dung môi phản ứng
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM DUNG MÔI
•
Nhóm tác giả gồm Peter Kotrusz và cộng sự tìm hiểu chất lỏng ion có thể sử dụng làm dung
môi cho L-Proline làm xúc tác cho phản ứng cộng Michael tới vị trí β-nitrostyren
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM DUNG MÔI
STT
Chất phản ứng
Tác nhân phản ứng
Thời gian (phút)
Hiệu suất (%)
Sản phẩm
1
1a
2a
10
99
P1
2
1a
2b
5
89.8
P3
3
1a
2c
20
86
P4
4
1a
2d
10
91.5
P5
5
1a
2e
65
74
P6
6
1a
2f
30
74
P7
7
1a
2g
40
83
P8
8
1a
2h
480
27
P9
9
1b
2a
30
98
P2
10
1b
2i
30
94
P12
11
1b
2j
30
96
P13
12
1c
2a
120
93
P10
13
1d
2a
30
89
P11
14
1e
2i
60
19
P14
15
1f
2a
60
18
P15
16
1g
2a
30
75
P16
17
1h
2a
30
30
P17
18
1i
2a
30
95
P18
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM DUNG MÔI
•
Tác giả Meciarova M. và cộng sự cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của xúc tác L-Proline lên quá trình phản ứng
cộng Michael bằng việc sử dụng [bmim]BF4 làm dung môi cho quá trình phản ứng
R
1
2
R
Hiệu suất
Sản phẩm
Tỉ lệ sản phẩm (syn/anti)
Độ chọn lọc (%)
(%)
H
propyl
9a
85
94/4
38
H
metyl
9b
77
95/5
19
H
etyl
9c
80
94/6
20
metyl
metyl
9d
78
-
30
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM DUNG MÔI
•
Nhóm tác khác là Meciarova M. và cộng sự cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của xúc tác L-Proline lên quá trình
phản ứng cộng Michael bằng việc sử dụng [bmim]BF 4 làm dung môi cho quá trình phản ứng
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC
•
Tác giả Yunbo Qian đã chọn nghiên cứu các đặc tính của chất lỏng ion amino axit được sử dụng
như dung môi và chất xúc tác cho phản ứng tổng hợp bất đối xứng
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC
Ảnh hưởng của [EMim][Pro] lên phản ứng với dung môi CH3OH
Lần tái sinh
Thời gian phản ứng
Hiệu suất
Tỉ lệ sản phẩm
Độ chọc lọc
1
4
98
21/79
86
2
4
95
20/80
83
3
4
97
18/82
82
4
4
97
18/82
80
5
4
98
20/80
81
Khả năng tái sinh của xúc tác
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC
•
Tác giả gồm Bukuo Ni và cộng sự đã nghiên cứu và phát triển các chất xúc tác Proline
Lần tái sinh
Thời gian phản ứng
Độ chuyển hóa
Tỉ lệ sản phẩm
(%)
(cùng/đối)
Hiệu suât (%)
1
12
92
90
95/5
2
16
90
90
95/5
3
18
93
90
94/6
4
24
86
89
95/5
5
40
80
88
93/7
Khả năng tái sinh chất xúc tác
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC VÀ MÔI TRƯỜNG
PHẢN ỨNG
•
Tác giả gồm Sanzhong Luo và cộng sự đang nổ lực để thiết kế một chất lỏng ion đặc biệt cho sự biến đổi hóa học 1metyl-3-nbutyl imidazolium hidroxit [Bmim]OH như một chất xúc tác hiệu quả cho phản ứng cộng Michael
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC VÀ MÔI TRƯỜNG
PHẢN ỨNG
SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION LÀM CHẤT XÚC TÁC VÀ MÔI TRƯỜNG
PHẢN ỨNG
Lần tái sinh
Thời gian(h)
Hiệu suất(%)
Thời gian(h)
Hiệu suất(%)
1
8
96
8
96
2
8
92
12
94
3
8
91
13
95
Khả năng tái sinh của xúc tác
ỨNG DỤNG CỦA CHẤT LỎNG ION CHO QUÁ TRÌNH ANKYL HÓA ISO BUTAN
BẰNG 2-BUTEN
Cơ sở lý thuyết chung về quá trình ankyl hóa
Ankyl hóa iso-butan bằng 2-buten
Ankyl hóa isobutan bằng 2-buten sử dụng xúc tác là chất lỏng ion
