Áp dụng montmorillonite điều chế từ đất sét lâm đồng làm xúc tác và chất mang rắn cho một số phản ứng đa thành phần trong điều kiện hóa học xanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM ĐỨC DŨNG

ÁP DỤNG MONTMORILLONITE ĐIỀU CHẾ TỪ
ĐẤT SÉT LÂM ĐỒNG LÀM XÚC TÁC VÀ CHẤT
MANG RẮN CHO MỘT SỐ PHẢN ỨNG ĐA THÀNH
PHẦN TRONG ĐIỀU KIỆN HÓA HỌC XANH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

TP HỒ CHÍ MINH – 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM ĐỨC DŨNG

ÁP DỤNG MONTMORILLONITE ĐIỀU CHẾ TỪ ĐẤT SÉT LÂM
ĐỒNG LÀM XÚC TÁC VÀ CHẤT MANG RẮN CHO MỘT SỐ PHẢN
ỨNG ĐA THÀNH PHẦN TRONG ĐIỀU KIỆN HÓA HỌC XANH

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ
Mã số chuyên ngành: 62.44.27.01

Phản biện 1: GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam
Phản biện 2: PGS.TS. Trần Ngọc Quyển
Phản biện 3: PGS.TS. Đặng Chí Hiền
Phản biện độc lập 1: PGS.TS. Trần Thị Văn Thi

Phản biện độc lập 2: TS. Trần Nguyễn Minh Ân

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. GS.TS. Lê Ngọc Thạch
2. GS.TS. Võ Thanh Giang

TP Hồ Chí Minh – Năm 2018


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

LỜI CAM ĐOAN

Luận án Tiến Sĩ Hóa Học “Áp dụng montmorillonite điều chế từ đất sét Lâm Đồng
làm xúc tác và chất mang rắn cho một số phản ứng đa thành phần trong điều kiện
Hóa học Xanh” do tơi thực hiện. Theo sự hiểu biết, tìm hiểu từ thực tế và các nguồn
tài liệu tham khảo tìm thấy được, tơi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu của tơi là
mới chưa có ai cơng bố tại Việt Nam cũng như trên thế giới.

Nghiên cứu sinh

Phạm Đức Dũng


LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn:
-

GS. TS. Lê Ngọc Thạch là người thầy đã dạy dỗ, hướng dẫn và giúp đỡ
tận tình trên con đường học tập, nghiên cứu.

-

GS. TS. Võ Thanh Giang đã giúp đỡ và đóng góp những ý kiến q giá.

-

Các thầy cơ của nhóm Hóa học Xanh, khoa Hóa Học trường Đại học
Khoa Học Tự Nhiên TPHCM đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận
án.

-

Các thầy cơ thuộc khoa Hóa Học, trường Đại học Sư Phạm TPHCM đã
động viên, tạo điều kiện để có thể thực hiện luận án thuận lợi nhất.

-

Các em sinh viên đã giúp đỡ trong q trình nghiên cứu.

-

Phịng sau đại học trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên.

Dành tặng:
-

Bố và mẹ thân yêu.

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
2.1. Phân biệt đất sét (clay) và đất sét khoáng (mineral clay) ...................................... 3
2.2. Cơ cấu của đất sét khống ..................................................................................... 3
2.2.1. Sự hình thành cơ cấu tứ diện và bát diện ............................................................ 3
2.2.2. Tổng quát về cơ cấu đất sét khoáng .................................................................... 4
2.2.2.1. Tứ diện.......................................................................................................... 5
2.2.2.2. Bát diện......................................................................................................... 6
2.2.3. Sự tạo thành các hạt và tổ hợp ............................................................................ 7
2.2.4. Phân loại đất sét khoáng ..................................................................................... 8
2.2.4.1. Lớp 1:1 ......................................................................................................... 8
2.2.4.2. Lớp 2:1 ......................................................................................................... 9
2.2.5. Giới thiệu về đất sét khoáng montmorillonite .................................................. 10
2.3. Tính chất của montmorillonite............................................................................. 12
2.3.1. Tính trương nở .................................................................................................. 12
2.3.2. Tính trao đổi cation ........................................................................................... 12
2.3.3. Tính ngoại hấp (adsorption).............................................................................. 13
2.4. Ứng dụng của montmorillonite trong tổng hợp hữu cơ ....................................... 14
2.4.1. Xúc tác acid rắn ................................................................................................ 14
2.4.2. Chất mang rắn ................................................................................................... 15
2.4.3. Ưu điểm của xúc tác montmorillonite trong tổng hợp hữu cơ ......................... 15
2.5. Những nghiên cứu sử dụng montmorillonite Việt Nam làm xúc tác đã thực
hiện.............................................................................................................................. 16

2.6. Các phương pháp xác định cơ cấu và tính chất đất sét khoáng ........................... 16
2.6.1.

Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction, XRD) .................................................... 16


2.6.2.

Huỳnh quang tia X (X-Ray Flourescene, XRF) ............................................ 17

2.6.3.

Diện tích bề mặt riêng (Specific Surface Area, SSA) ................................... 18

2.6.4.

Xác định khả năng trao đổi cation................................................................. 19

2.6.4.1.

Phương pháp dùng điện cực amonia ...................................................... 19

2.6.4.2.

Phương pháp ngoại hấp metilen blue ..................................................... 19

2.6.4.3.

Phương pháp ngoại hấp chất hoạt động bề mặt dạng cation .................. 20

2.6.4.4.

Phương pháp ngoại hấp phức etilendiamin đồng (Cu(EDA)22+)............ 20

2.6.5.

Xác định độ acid ............................................................................................ 20

2.6.5.1.

Phương pháp chuẩn độ điện thế ............................................................. 20

2.6.5.2.

Phương pháp chuẩn độ thể tích .............................................................. 21

2.6.5.3.

Phương pháp hấp phụ NH3 (NH3-TPD) ................................................. 21

2.6.5.4.

Phương pháp hập phụ piridin ................................................................. 21

2.7. Tổng quát phản ứng đa thành phần...................................................................... 22
2.7.1. Giới thiệu phản ứng đa thành phần ................................................................... 22
2.7.2. Sự hình thành và phát triển của phản ứng đa thành phần ................................. 23
2.7.3. Những phương pháp phát triển phản ứng đa thành phần ................................. 24
2.7.3.1. Thay thế một tác chất trong phản ứng đa thành phần (SRR) ..................... 25
2.7.3.2. Chuỗi phản ứng lắp ráp (MRS) .................................................................. 25

2.7.3.3. Sự khác biệt dựa trên điều kiện phản ứng (CBD) ...................................... 25
2.7.3.4. Phương pháp kết hợp nhiều MCR (MCR2) ................................................ 26
2.8. Ứng dụng hợp chất 1,3-dicarbonil trong phản ứng đa thành phần ...................... 27
2.8.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 27
2.8.2. Giới thiệu một số phản ứng dùng hợp chất 1,3-dicarbonil có hai tâm thân
hạch ............................................................................................................................. 28
2.8.2.1. Phản ứng Biginelli ...................................................................................... 28
2.8.2.2. Phản ứng Hantzsch ..................................................................................... 33
2.8.2.3. Tổng hợp dẫn xuất piran[3,2-c]quinolin .................................................... 38
2.8.2.4. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran ...................................................................... 40
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 42
3.1. Nội dung nghiên cứu............................................................................................ 42


3.2. Xác định tính chất của xúc tác điều chế .............................................................. 42
3.2.1. Nhiễu xạ tia X ................................................................................................... 42
3.2.2. Thành phần hóa học .......................................................................................... 45
3.2.3. Diện tích bề mặt riêng....................................................................................... 46
3.2.4. Độ acid .............................................................................................................. 47
3.2.5. Khả năng trao đổi cation .................................................................................. 48
3.2.6. Nhận xét về tính chất của xúc tác đã điều chế .................................................. 49
3.3. Tổng hợp dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin-2-on (DHPM) ..................................... 50
3.3.1. Khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid ........................................ 50
3.3.1.1. So sánh khả năng xúc tác của các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid. 50
3.3.1.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác LD30............................... 51
3.3.2. Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation ...................................... 52
3.3.2.1. So sánh khả năng xúc tác của các montmorillonite trao đổi cation ........... 52
3.3.2.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác Cu2+-LD30 ...................... 53
3.3.2.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác Cu2+-LD30 ............................ 56
3.3.2.4. Tổng hợp một số dẫn xuất DHPM dùng xúc tác Cu2+-LD30 ..................... 56

3.3.3. Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation nung tại nhiệt độ cao.... 58
3.3.3.1. Khảo sát xúc tác montmorillonite trao đổi cation nung tại 300 oC ............ 58
3.3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung của xúc tác montmorillonite trao đổi
cation ....................................................................................................................... 60
3.3.3.3. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4a dùng xúc tác Co2+-LD30-200 .............. 61
3.3.3.4. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác Co2+-LD30-200............................. 62
3.3.3.5. Tổng hợp một số dẫn xuất DHPM dùng xúc tác Co2+-LD30-200 ............. 63
3.3.4. Nhận xét về khả năng xúc tác của các mẫu xúc tác đã điều chế trên phản
ứng tổng hợp dẫn xuất DHPM và so sánh với các nghiên cứu khác đã thực hiện ..... 64
3.4. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) ..................................................... 67
3.4.1. Khảo sát xúc tác điều chế trên phản ứng tổng hợp DHP .................................. 67
3.4.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 7a dùng xúc tác LD30 ..................................... 68
3.4.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác ............................................................. 71
3.4.4. Tổng hợp một số dẫn xuất DHP ....................................................................... 71


3.4.5. Tổng hợp dẫn xuất DHP mang nhóm thế đối xứng .......................................... 72
3.4.5.1. Khảo sát xúc tác montmorillonite trên phản ứng tổng hợp 8a ................... 73
3.4.5.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 8a .............................................................. 73
3.4.5.3. Tổng hợp một số dẫn xuất DHP mang nhóm thế đối xứng ........................ 75
3.4.6. Nhận xét về khả năng xúc tác trên phản ứng tổng hợp DHP và so sánh với
các kết quả đã thực hiện .............................................................................................. 76
3.5. Tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin....................................................................... 79
3.5.1. Khảo sát xúc tác sử dụng .................................................................................. 79
3.5.2. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 11a, 12a ........................................................... 82
3.5.3. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác ............................................................. 84
3.5.4. Tổng hợp một số dẫn xuất piranoquinolin ........................................................ 84
3.5.5. Nhận xét về khả năng xúc tác trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất
piranoquinolin và so sánh kết quả với các nghiên cứu đã thực hiện .......................... 86
3.6. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran ................................................................................ 89

3.6.1. Khảo sát montmorillonite sử dụng làm chất mang rắn ..................................... 89
3.6.2. Khảo sát các baz khác nhau tẩm trên chất mang rắn LD30 .............................. 90
3.6.3. Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 14a ................................................................... 92
3.6.4. Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác ............................................................. 94
3.6.5. Tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran ................................................................. 95
3.6.6. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion ................. 96
3.6.7. Nhận xét xúc tác đã điều chế trên phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran và
so sánh với các nghiên cứu đã thực hiện .................................................................... 98
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 100
4.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................ 100
4.2. Quy trình điều chế xúc tác từ đất sét thô ........................................................... 101
4.2.1. Tinh chế montmorillonite từ đất sét thơ ......................................................... 101
4.2.2. Hoạt hóa acid mẫu montmorillonite tinh chế ................................................. 101
4.2.3. Trao đổi cation mẫu montmorillonite hoạt hóa acid....................................... 101
4.3. Xác định tính chất lý-hóa của các mẫu xúc tác ................................................. 101
4.3.1. Xác định độ acid bằng chuẩn độ với NaOH ................................................... 101


4.3.2. Xác định khả năng trao đổi cation (CEC)....................................................... 102
4.3.2.1. Pha dung dịch phức bisetilendiamin đồng [Cu(en)2]2+ ............................ 102
4.3.2.2. Pha dung dịch chuẩn tiosulfat natrium ..................................................... 102
4.3.2.3. Trao đổi cation phức với cation trong khoảng trống liên lớp .................. 102
4.3.2.4. Chuẩn độ xác định nồng độ phức [Cu(en)2]2+ còn lại .............................. 102
4.4. Tổng hợp dẫn xuất 3,4-dihidropirimidin (DHPM) (4a-o) ................................. 103
4.5. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) .................................................... 103
4.5.1. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) (7a-n) ...................................... 103
4.5.2. Tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin (DHP) (8a-q) ...................................... 104
4.6. Tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin (11a-k, 12a-k)............................................. 104
4.7. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran .............................................................................. 104
4.7.1. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (14a-n) .............................................................. 104

4.7.2. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran (15a-o) .............................................................. 105
4.8. Xử lý xúc tác trước khi tái sử dụng ................................................................... 105
4.9. Xác định cơ cấu sản phẩm ................................................................................ 105
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 139
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Cơ cấu của một tứ diện .................................................................................... 5
Hình 2.2. Hình dạng của tấm tứ diện ............................................................................... 5
Hình 2.3. Cơ cấu của một bát diện ................................................................................... 6
Hình 2.4. Sự dùng chung các đỉnh và hình dạng của tấm bát diện .................................. 6
Hình 2.5. Sự hình thành các hạt và tập hợp ..................................................................... 7
Hình 2.6. Sơ đồ phân loại đất sét khống ........................................................................ 8
Hình 2.7. Khoảng cách giữa hai lớp 1:1 và hình dạng nhìn ngang của lớp 1:1 ............... 9


Hình 2.8. Hình dạng nhìn ngang của lớp 2:1 ................................................................... 9
Hình 2.9. Khoảng cách giữa hai lớp 2:1 .......................................................................... 9
Hình 2.10. Cơ cấu của một lớp 2:1 ................................................................................ 10
Hình 2.11. Sự trao đổi cation giữa bề mặt liên lớp và dung dịch bên ngồi .................. 13
Hình 2.12. Sự phân cực phân tử H2O của cation ở khoảng trống liên lớp..................... 14
Hình 2.13. Nguyên tắc hoạt động của nhiễu xạ tia X .................................................... 17
Hình 2.14. Nguyên tắc hoạt động của phổ huỳnh quang tia X ...................................... 18
Hình 2.15. Sơ đồ phản ứng đa thành phần ..................................................................... 22
Hình 2.16. Một số phản ứng đa thành phần được thực hiện đầu tiên ............................ 23
Hình 2.17. Phản ứng Passerini ....................................................................................... 24
Hình 2.18. Phản ứng Ugi................................................................................................ 24

Hình 2.19. Nguyên tắc SRR trong phản ứng đa thành phần .......................................... 25
Hình 2.20. Nguyên tắc của phương pháp MRS ............................................................. 26
Hình 2.21. Nguyên tắc của phương pháp CBD ............................................................. 26
Hình 2.22. Nguyên tắc của phương pháp MCR2 ........................................................... 27
Hình 2.23. Các tâm phản ứng trên hợp chất 1,3-dicarbonil ........................................... 27
Hình 2.24. Sơ đồ tổng hợp phản ứng Biginelli .............................................................. 28
Hình 2.25. Cơ chế do Sweet và Fissekis đề nghị ........................................................... 29
Hình 2.26. Cơ chế do Atwal đề nghị .............................................................................. 30
Hình 2.27. Cơ chế do Kappe đề nghị ............................................................................. 31
Hình 2.28. Cơ chế do Folker và Johnson đề nghị .......................................................... 31
Hình 2.29. Cơ chế do Cepanec đề nghị .......................................................................... 31
Hình 2.30. Sơ đồ phản ứng tổng hợp Hantzsch ............................................................. 33
Hình 2.31. Cơ chế phản ứng Hantzsch do Bayer và Knoevenagel đề nghị ................... 35
Hình 2.32. Cơ chế khác được đề nghị trong phản ứng tổng hợp Hantzsch ................... 36
Hình 2.33. Sản phẩm Hantzsch chưa khử nước ............................................................. 36
Hình 2.34. Sản phẩm DHP khơng mang nhóm thế tại vị trí carbon 2 và 6 ................... 37
Hình 2.35. Phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin ................................................ 38
Hình 2.36. Cơ chế phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin .................................... 39
Hình 2.37. Phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran ......................................................... 40
Hình 2.38. Cơ chế phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran ............................................. 41
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu montmorillonite tinh chế................................... 44
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu montmorillonite hoạt hóa acid ............. 44
Hình 3.3. Sự hấp phụ ion H+ của nhóm OH mặt bên ..................................................... 48
Hình 3.4. Sơ đồ phản ứng tổng hợp sản phẩm DHPM .................................................. 50
Hình 3.5. Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn xuất 1,4-dihidropiridin ................................... 67
Hình 3.6. Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất DHP mang nhóm thế đối xứng .............................. 73
Hình 3.7. Các sản phẩm DHP mới chưa công bố trên các tạp chí ................................. 79


Hình 3.8. Sơ đồ phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin ........................................ 79

Hình 3.9. Cơ chế hình thành 2 sản phẩm đồng phân ..................................................... 82
Hình 3.10. Các sản phẩm piranoquinolin mới chưa cơng bố trên các tạp chí ............... 88
Hình 3.11. Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 4H-piran ............................................................... 89
Hình 3.12. Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu K2CO3/LD30 ................................................... 92
Hình 3.13. Giản đồ phân tích nhiệt mẫu K2CO3/LD30 .................................................. 92
Hình 3.14. Tổng hợp dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3-dion ............ 96
Hình 3.15. Các dẫn xuất 4H-piran mới chưa cơng bố trên các tạp chí .......................... 99
Hình 5.1. Các sản phẩm mới chưa cơng bố trên các tạp chí luận án đã tổng hợp..140

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: So sánh sự khác nhau giữa đất sét và đất sét khoáng ...................................... 3
Bảng 2.2: Sự hình thành các dạng hình học ..................................................................... 4
Bảng 2.3: Giá trị CEC của một số loại đất sét khoáng................................................... 13
Bảng 3.1: Hàm lượng đất sét khoáng và khơng phải đất sét khống trong mẫu
LDTC ............................................................................................................................. 42
Bảng 3.2: Hàm lượng các loại đất sét khoáng khác nhau trong mẫu LDTC ................. 43
Bảng 3.3: Thành phần hóa học của các mẫu .................................................................. 45
Bảng 3.4: Diện tích bề mặt riêng các mẫu ..................................................................... 46
Bảng 3.5: Độ acid các mẫu khi xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích ............ 47
Bảng 3.6: Khả năng trao đổi cation của các mẫu ........................................................... 49
Bảng 3.7: Kết quả khảo sát xúc tác sử dụng .................................................................. 50
Bảng 3.8: Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp DHPM dùng xúc tác LD30 .............. 51
Bảng 3.9: Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation ................................... 53
Bảng 3.10: Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp DHPM dùng xúc tác Cu2+-LD30 ............... 54
Bảng 3.11: Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác Cu2+-LD30 ..................................... 56
Bảng 3.12: Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất DHPM dùng xúc tác Cu2+-LD30.......... 58
Bảng 3.13: Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation nung tại 300 oC ....... 60
Bảng 3.14: Khảo sát nhiệt độ nung mẫu xúc tác Co2+-LD30 ........................................ 60
Bảng 3.15: Tối ưu hóa phản ứng tổng hợp DHPM dùng xúc tác Co2+-LD30-200 ........ 61

Bảng 3.16: Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác Co2+-LD30-200 .............................. 62
Bảng 3.17: Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất DHPM dùng xúc tác Co2+-LD30-200 .. 63
Bảng 3.18: So sánh kết quả nghiên cứu với các kết quả đã công bố ............................. 65


Bảng 3.19: Khảo sát các xúc tác montmorillonite hoạt hóa acid ................................... 67
Bảng 3.20: Khảo sát các xúc tác montmorillonite trao đổi cation ................................. 68
Bảng 3.21: Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp DHP ............................................... 70
Bảng 3.22: Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác LD30 ................................. 71
Bảng 3.23: Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất DHP ...................................................... 72
Bảng 3.24: Kết quả khảo sát xúc tác đã điều chế ........................................................... 73
Bảng 3.25: Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 8a dùng xúc tác LD40.................... 75
Bảng 3.26: Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất DHP có nhóm thế đối xứng .................. 76
Bảng 3.27: So sánh kết quả thực hiện với các nghiên cứu khác .................................... 78
Bảng 3.28: Kết quả khảo sát các xúc tác đã điều chế .................................................... 79
Bảng 3.29: Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp dẫn xuất piranoquinolin ................. 83
Bảng 3.30: Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác LD40 .............................................. 84
Bảng 3.31: Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất piranoquinolin ...................................... 85
Bảng 3.32: So sánh kết quả thực hiện với các nghiên cứu khác .................................... 87
Bảng 3.33: Kết quả khảo sát montmorillonite hoạt hóa acid làm chất mang rắn ......... 89
Bảng 3.34: Kết quả khảo sát các xúc tác baz khác nhau ................................................ 90
Bảng 3.35: Khảo sát dung môi sử dụng ......................................................................... 92
Bảng 3.36: Kết quả tối ưu hóa phản ứng tổng hợp dẫn xuất 4H-piran .......................... 93
Bảng 3.37: Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác K2CO3/LD30 ..................... 95
Bảng 3.38: Kết quả tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran ............................................... 95
Bảng 3.39: Tổng hợp một số dẫn xuất 4H-piran dùng 5,5-dimetilciclohexan-1,3dion ............................................................................................................................... ..97
Bảng 3.40: So sánh kết quả thực hiện với các nghiên cứu khác ... ……………..……..98

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MCR (Multicomponent Reaction): Phản ứng đa thành phần
CEC (Cation Exchange Capacity): Khả năng trao đổi cation
IMCR (Isocyanide-based Multicomponent Reation): Phản ứng đa thành phần dựa
trên hợp chất isocianur
SSR (Single Reactant Replacement): Thay thế một tác chất
MRS (Modular Reaction Sequences): Chuỗi phản ứng lắp ráp
CBD (Condition-based Divergence): Sự khác biệt dựa trên điều kiện phản ứng
MCR2 (Union of MCRs): Kết hợp nhiều phản ứng đa thành phần


DHPM: 3,4-Dihidropirimidin-2-on
DHP: 1,4-Dihidropiridin
XRD (X-ray Diffraction): Nhiễu xạ tia X
XRF (X-ray Fluorescence): Huỳnh quang tia X
LDTC: montmorillonite Lâm Đồng tinh chế
LD10: montmorillonite hoạt hóa bằng acid H2SO4 10%
LD20: montmorillonite hoạt hóa bằng acid H2SO4 20%
LD30: montmorillonite hoạt hóa bằng acid H2SO4 30%
LD40: montmorillonite hoạt hóa bằng acid H2SO4 40%
LD50: montmorillonite hoạt hóa bằng acid H2SO4 50%
nđp: nhiệt độ phịng
DMSO: Dimetilsulfoxid

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Giản đồ XRD mẫu LDTC
Phụ lục 2: Giản đồ XRD xác định hàm lượng đất sét khoáng trong mẫu LDTC
Phụ lục 3: Giản đồ XRD mẫu LD10
Phụ lục 4: Giản đồ XRD mẫu LD20
Phụ lục 5: Giản đồ XRD mẫu LD30

Phụ lục 6: Giản đồ XRD mẫu LD40
Phụ lục 7: Giản đồ XRD mẫu LD50
Phụ lục 8: Giản đồ XRF mẫu LDTC
Phụ lục 9: Giản đồ XRF mẫu LD20
Phụ lục 10: Giản đồ XRF mẫu LD60
Phụ lục 11: Diện tích bề mặt riêng mẫu LDTC
Phụ lục 12: Diện tích bề mặt riêng mẫu LD10
Phụ lục 13: Diện tích bề mặt riêng mẫu LD20
Phụ lục 14: Diện tích bề mặt riêng mẫu LD30
Phụ lục 15: Diện tích bề mặt riêng mẫu LD40
Phụ lục 16: Diện tích bề mặt riêng mẫu LD50
Phụ lục 17: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4a
Phụ lục 18: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4b


Phụ lục 19: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4c
Phụ lục 20: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4d
Phụ lục 21: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4e
Phụ lục 22: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4f
Phụ lục 23: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4g
Phụ lục 24: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4h
Phụ lục 25: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4i
Phụ lục 26: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4j
Phụ lục 27: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4k
Phụ lục 28: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4l
Phụ lục 29: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4m
Phụ lục 30: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4n
Phụ lục 31: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 4o
Phụ lục 32: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7a
Phụ lục 33: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7b

Phụ lục 34: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7c
Phụ lục 35: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7d
Phụ lục 36: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7e
Phụ lục 37: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7f
Phụ lục 38: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7g
Phụ lục 39: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7h
Phụ lục 40: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7i
Phụ lục 41: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7j
Phụ lục 42: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7k
Phụ lục 43: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7l
Phụ lục 44: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7m
Phụ lục 45: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 7n
Phụ lục 46: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8a
Phụ lục 47: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8b
Phụ lục 48: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8c
Phụ lục 49: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8d
Phụ lục 50: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8e
Phụ lục 51: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8f
Phụ lục 52: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8g
Phụ lục 53: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8h
Phụ lục 54: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8i
Phụ lục 55: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8j
Phụ lục 56: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8k


Phụ lục 57: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8l
Phụ lục 58: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8m
Phụ lục 59: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8n
Phụ lục 60: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8o
Phụ lục 61: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8p

Phụ lục 62: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 8q
Phụ lục 63: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11a
Phụ lục 64: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12a
Phụ lục 65: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11b
Phụ lục 66: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12b
Phụ lục 67: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11c
Phụ lục 68: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12c
Phụ lục 69: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11d
Phụ lục 70: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12d
Phụ lục 71: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11e
Phụ lục 72: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12e
Phụ lục 73: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11f
Phụ lục 74: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12f
Phụ lục 75: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11g
Phụ lục 76: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12g
Phụ lục 77: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11h
Phụ lục 78: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12h
Phụ lục 79: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11i
Phụ lục 80: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12i
Phụ lục 81: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11j
Phụ lục 82: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12j
Phụ lục 83: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 11k
Phụ lục 84: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 12k
Phụ lục 85: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14a
Phụ lục 86: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14b
Phụ lục 87: Phổ HR-MS, 1H và 13C-NMR của hợp chất 14c
Phụ lục 88: Phổ HR-MS, 1H và 13C-NMR của hợp chất 14d
Phụ lục 89: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14e
Phụ lục 90: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14f
Phụ lục 91: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14g

Phụ lục 92: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14h
Phụ lục 93: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14i
Phụ lục 94: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14j


Phụ lục 95: Phổ HR-MS, 1H và 13C-NMR của hợp chất 14k
Phụ lục 96: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14l
Phụ lục 97: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14m
Phụ lục 98: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 14n
Phụ lục 99: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15a
Phụ lục 100: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15b
Phụ lục 101: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15c
Phụ lục 102: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15d
Phụ lục 103: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15e
Phụ lục 104: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15f
Phụ lục 105: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15g
Phụ lục 106: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15h
Phụ lục 107: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15i
Phụ lục 108: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15j
Phụ lục 109: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15k
Phụ lục 110: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15l
Phụ lục 111: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15m
Phụ lục 112: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15n
Phụ lục 113: Phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 15o


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
Những tiến bộ gần đây trong xúc tác dị thể cho thấy lĩnh vực này đang có
triển vọng phát triển mạnh trong công nghiệp, đặc biệt là trong tổng hợp hữu cơ.
Nhiều xúc tác dị thể mới được nghiên cứu đã cho thấy khả năng xúc tác mạnh mẽ,

có khả năng chọn lọc sản phẩm tốt. Ưu điểm của xúc tác dị thể là có thể loại khỏi
phản ứng và tái sử dụng dễ dàng bằng phương pháp lọc, tuy nhiên xúc tác dị thể vẫn
tồn tại nhược điểm là diện tích bề mặt của một số xúc tác không lớn. Khi bề mặt của
xúc tác được bão hịa các tác chất thì phản ứng khơng thể xảy ra đến khi sản phẩm
rời khỏi bề mặt xúc tác. Trong số những xúc tác dị thể đã được nghiên cứu phát
triển, montmorillonite đã chứng tỏ khả năng xúc tác tốt của mình do có tính acid
cao, khả năng trao đổi cation tốt và diện tích bề mặt riêng lớn. Montmorillonite hoạt
hóa acid đã được nghiên cứu sử dụng như xúc tác acid rắn và chất mang rắn trong
nhiều phản ứng tổng hợp hữu cơ. Ưu điểm của xúc tác montmorillonite hoạt hóa
acid là khơng đắt tiền, dễ dàng sử dụng và bảo quản, khơng ăn mịn thiết bị, phản
ứng xảy ra êm dịu với hiệu suất cao.
Hiện nay, xu hướng phát triển tổng hợp hữu cơ theo hướng đơn giản, ít qua
trung gian được đẩy mạnh nghiên cứu. Phản ứng đa thành phần (MCR) đã chứng tỏ
được ưu điểm của mình khi tiến hành phản ứng với nhiều hơn hai chất nền tạo thành
sản phẩm mà không cần cô lập chất trung gian. Phản ứng này cũng là phương pháp
hữu hiệu để tổng hợp nhiều dị hoàn phức tạp có nhiều ứng dụng trong dược phẩm.
Nhiều loại xúc tác đã được nghiên cứu áp dụng trong phản ứng đa thành phần nhằm
nâng cao hiệu suất cũng như rút ngắn thời gian phản ứng. Tuy nhiên, xúc tác
montmorillonite vẫn chưa được nghiên cứu nhiều trên các phản ứng đa thành phần
tổng hợp những dị hồn vịng sáu cạnh.
Việt Nam có nguồn đất sét bentonite phong phú, dồi dào tại nhiều tỉnh
thành. Tuy nhiên, những nghiên cứu sử dụng nguồn đất sét này phục vụ nhu cầu xúc
tác trong tổng hợp hữu cơ vẫn chưa được nghiên cứu nhiều, đặc biệt là chưa có
nghiên cứu nào sử dụng xúc tác điều chế từ đất sét Việt Nam áp dụng cho các phản
ứng đa thành phần.
1


Vì vậy, chúng tơi nghiên cứu điều chế xúc tác từ đất sét Việt Nam và áp
dụng xúc tác cho một số phản ứng tổng hợp đa thành phần trong điều kiện Hóa học

Xanh.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Điều chế montmorillonite từ đất sét Lâm Đồng. Sử dụng montmorillonite
làm chất mang rắn và xúc tác cho sự tổng hợp một số dị hồn vịng sáu trong điều
kiện Hóa Học Xanh. Áp dụng phương pháp kích hoạt phản ứng mới là chiếu xạ vi
sóng và chiếu xạ siêu âm vào quá trình tổng hợp.

2


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Phân biệt đất sét (clay) và đất sét khoáng (mineral clay)
Georgius Agricola (1494-1555), người sáng lập ra bộ môn địa chất học là
người đầu tiên định nghĩa đất sét. Sau đó, hội đồng danh pháp (Joint Nomenclature
Committees, JNCs) của Hiệp hội quốc tế nghiên cứu về đất sét (Association
Internationale pour l’Etude des Argiles, AIPEA) và Hội đất sét khống (Clay
Minerals Society, CMS) đã bổ sung hồn chỉnh định nghĩa trên.
JNCs định nghĩa đất sét khoáng là những philosilicat, có tính dẻo và trở nên
cứng khi khơ hay bị nung nóng. Các đất sét khống có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc
tổng hợp.
Đất sét là vật liệu có sẵn trong tự nhiên tạo thành từ những đất sét khống
mịn. Thành phần chính của đất sét là các loại đất sét khống thuộc nhóm
philosilicat. Do đó đất sét cũng có tính dẻo và trở nên cứng khi khơ hay bị nung
nóng [1].
Bảng 2.1. So sánh sự khác nhau giữa đất sét và đất sét khoáng
Đất sét
Đất sét khoáng
Nguồn gốc tự nhiên
Nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp
Là những philosilicat

Philosilicat là thành phần chính
Có tính dẻo
Có tính dẻo
Cứng khi khơ hay bị nung nóng Cứng khi khơ hay bị nung nóng
2.2. Cơ cấu của đất sét khống
2.2.1. Sự hình thành cơ cấu tứ diện và bát diện
Nối ion giữa oxigen và các cation như Al3+, Si4+, Mg2+… là những nối quan
trọng trong đất sét khoáng. Số nguyên tử oxigen bao quanh những cation nhỏ hơn
trong cơ cấu có thể dự đốn từ những mối quan hệ hình học. Nếu những ion được
xem như những khối cầu cứng thì tỷ lệ bán kính của cation/anion sẽ xác định có bao

3


nhiêu anion tiếp xúc với một cation. Nếu cation quá nhỏ thì chỉ hai oxigen có thể
tiếp xúc với cation, khi kích thước của cation tăng thì nhiều ngun tử oxigen hơn
có thể tiếp xúc với cation. Giới hạn tỷ lệ bán kính, số phối trí và dạng hình học của
những ion oxigen được thể hiện trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Sự hình thành các dạng hình học
Tỷ lệ bán kính cation/anion Số phối trí
Sắp xếp của oxigen
<0,16
2
Đối đỉnh nhau
0,16-0,23
3
Đỉnh của tam giác
0,23-0,41
4
Đỉnh của tứ diện

0,41-0,73
6
Đỉnh của bát diện
0,73-1,00
8
Đỉnh của hình lập phương
>1,00
12
Gần như khối cầu
Trong đất sét khoáng, các ion O2– (1,40 Å), OH– (1,41 Å), Al3+ (0,55 Å), Si4+
(0,41 Å) là những ion quan trọng tạo thành cơ cấu. Tỷ lệ bán kính cation/anion của
Si/O và Al/O lần lượt là 0,29 và 0,39 rơi vào khoảng giới hạn 0,23-0,41 của Bảng
2.2. Do đó, Si4+ hay Al3+ sẽ là tâm của tứ diện và mỗi oxigen tại bốn đỉnh của tứ
diện. Với cation Al3+, tỷ lệ bán kính gần với khoảng giới hạn của bát diện (0,410,73) nên cation Al3+ cũng thường xuyên là tâm của bát diện với mỗi oxigen tại sáu
đỉnh của bát diện.
Ngoài ra, ion magnesium và sắt là những ngun tố có tỷ lệ bán kính phù
hợp để hình thành bát diện [2].
2.2.2. Tổng quát về cơ cấu đất sét khoáng
Đất sét khoáng là philosilicat tạo thành từ sự ghép tấm tứ diện (tetrahedral,
T) với tấm bát diện (octahedral, O) theo một tỷ lệ nhất định.
Mỗi tứ diện chứa một cation trung tâm nối với bốn nguyên tử oxigen ở đỉnh
của tứ diện, các tứ diện liền kề nối với nhau bằng cách dùng chung ba đỉnh chứa
nguyên tử oxigen (Ob) tạo thành một “hexagonal” hai chiều hay còn gọi là tấm tứ
diện.

4


Mỗi bát diện chứa một cation trung tâm nối với những nhóm hidroxil ở đỉnh
của bát diện, các bát diện liền kề nối với nhau bằng cách dùng chung những cạnh

bên tạo thành tấm bát diện.
2.2.2.1. Tứ diện
Tứ diện là dạng hình học tạo thành bằng cách nối bốn nguyên tử oxigen ở
đỉnh với cation trung tâm.
Trong cơ cấu tứ diện, cation trung tâm chủ yếu là Si4+. Một số ít tứ diện có
cation trung tâm là Al3+ và số lượng rất nhỏ ngẫu nhiên có nguyên tử trung tâm là
sắt hay nguyên tố khác.
Ion Si4+ hay Al3+ bị bao quanh bởi bốn nguyên tử oxigen tạo thành tứ diện
(Hình 2.1).
Mỗi tứ diện cơ lập có điện tích –4 (Si có điện tích +4 và mỗi oxigen có điện
tích –2). Trong cơ cấu tứ diện, ba oxigen tại mặt đáy của tứ diện được dùng chung
với những tứ diện liền kề và chỉ một oxigen ở vị trí đỉnh có điện tích –1.

Hình 2.1. Cơ cấu của một tứ diện [3]

Hình 2.2. Hình dạng của tấm tứ diện [3]
(Oa, Ob lần lượt là nguyên tử oxigen ở đỉnh và mặt đáy)
5


Tấm tứ diện được hình thành bằng cách dùng chung 3 nguyên tử oxigen tại
mặt đáy của tứ diện với những tứ diện liền kề (Hình 2.2) [3].
2.2.2.2. Bát diện
Bát diện được tạo thành bằng những nhóm OH– tại đỉnh và cation kim loại
ở trung tâm (Hình 2.3). Cation kim loại thường là Al3+, Fe2+, Fe3+, Mg2+.

Hình 2.3. Cơ cấu của một bát diện [3]
Điện tích của một bát diện cơ lập là –3 (Al3+ và sáu nhóm OH–). Trong tấm
bát diện thì điện tích giảm đi do dùng chung những ion OH– với những bát diện liền
kề (Hình 2.4) [3].

Hình 2.4. Sự dùng chung các đỉnh và hình dạng của tấm bát diện [3]

6


2.2.3. Sự tạo thành các hạt và tổ hợp
Các tấm tứ diện và bát diện ghép với nhau theo tỷ lệ nhất định sẽ tạo thành
một lớp (layer).
Các lớp này ghép lại với nhau tạo thành các hạt (particle), giữa các lớp có
một khoảng trống gọi là khoảng trống liên lớp.
Các hạt tập hợp lại tạo thành tập hợp (aggregate), giữa các hạt xuất hiện
khoảng trống và giữa các tập hợp xuất hiện khoảng trống do sự sắp xếp không trật
tự của các hạt.
Hình 2.5 mơ tả sự sắp xếp các lớp để hình thành các hạt và tổ hợp [1].

Hình 2.5. Sự hình thành các hạt và tập hợp [1]

7


2.2.4. Phân loại đất sét khoáng
Silicat được phân loại thành 3 nhóm chính theo sơ đồ sau (Hình 2.6) [2].
Silicat được phân thành 3 nhóm chính, philosilicat (dạng tấm) tiếp tục được
phân thành 3 nhóm nhỏ hơn theo sự sắp xếp các tấm tứ diện và bát diện. Smectite
nằm trong nhóm philosilicat 2:1 dạng tấm.
2.2.4.1. Lớp 1:1
Lớp 1:1 gồm một tấm tứ diện ghép với một tấm bát diện (Hình 2.7).
Độ dày mỗi lớp trong cơ cấu lớp 1:1 là 0,7 nm (Hình 2.7). Một bề mặt của
lớp chỉ có nguyên tử oxigen (Ob) của tấm tứ diện trong khi đó mặt cịn lại chỉ chứa

Ooct (hầu như là nhóm OH) của tấm bát diện [3].
Silicat

Tectosilicat
(dạng khung)

1:1 Philosilicat
(Kaolinite-Serpentine)

Philosilicat
(dạng tấm)

2:1 Philosilicat
(dạng sợi-ribbon)
(Sepiolite-palygorskite)

2:1 Philisilicat

Talc-Pyrophylite

Nhóm Kaolinite
Kaolinite
Halloysite
Dickite
Nacrite

Silicat khác

Smectite

Nhóm Serpentine
Chysotile
Antigorite
Dioctahedral smectite
Lizardite
Montmorillonite
Beidellite
Nontronite

Vermiculite

Chlorite

Trioctahedral smectite
Saponite
Hectorite
Sauconite

Hình 2.6. Sơ đồ phân loại đất sét khoáng

8

Mica


.
Hình 2.7. Khoảng cách giữa hai lớp 1:1 và hình dạng nhìn ngang của lớp 1:1 [3]
2.2.4.2. Lớp 2:1
Lớp 2:1 gồm một tấm bát diện bị kẹp giữa hai tấm tứ diện (Hình 2.8).
Cả hai mặt của lớp 2:1 đều chứa những nguyên tử Ob của lớp tứ diện. Độ dày

mỗi lớp thay đổi tùy theo số lượng cation tồn tại giữa các lớp 2:1 và tùy thuộc vào
loại cation giữa các lớp 2:1.
Ví dụ với talc thì khoảng cách giữa hai lớp 2:1 bằng 0 nên độ dày mỗi lớp là
0,9 nm. Với mica và illite thì khoảng cách giữa lớp 2:1 chứa các cation kim loại
kiềm và kiềm thổ nên độ dày mỗi lớp là khoảng 1,0 nm (Hình 2.9).

Hình 2.8. Hình dạng nhìn ngang của lớp 2:1 [3]

Hình 2.9. Khoảng cách giữa hai lớp 2:1 [3]
Với smectite và vermiculite thì các cation nằm giữa các lớp 2:1 còn đi kèm
với những phân tử nước nên khoảng cách giữa các lớp là 1,2 nm (khoảng cách có
9