ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN BỘI CHÂU NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG OXI HÓA 1-PHENYLETANOL, MENTOL VỚI CÁC TÁC NHÂN OXI HÓA TRÊN CHẤT MANG RẮN CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC-HÓA HỮU CƠ MÃ SỐ NGÀNH : 02.10.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2005 ii CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THỊ VIỆT HOA Cán chấm nhận xét 1: TS PHẠM THÀNH QUÂN Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN THỊ NGỌC BÍCH Luận văn bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 24 tháng 12 năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC - ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày …………tháng …………năm 2005 NHIỆM VỤ LÀM LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN BỘI CHÂU Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 17-04-1980 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Công nghệ Hóa Học MSHV: 00503109 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol, mentol với tác nhân oxi hóa chất mang rắn II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Điều chế xúc tác axit rắn (bentonit hoạt hóa) sở bentonit Bình Thuận • Khảo sát tính chất hóa lý bentonit tinh chế bentonit hoạt hóa • Xác định điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol với tác nhân Fe(NO3)3.9H2O, Cu(NO3)2.3H2O tẩm bentonit hoạt hóa, KMnO4 trộn học với bentonit hoạt hóa • Xác định điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa mentol với tác nhân KMnO4 trộn học với bentonit hoạt hóa với CuSO4.5H2O III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS Trần Thị Việt Hoa CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.Ts Trần Thị Việt Hoa tận tình hướng dẫn giúp đỡ nhiều suốt thời gian thực luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô Hội đồng bảo vệ Luận văn đọc có góp ý quý báu cho Luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn PGs.TS Hồ Sơn Lâm, Th.S Huỳnh Khánh Duy, Th.S Phan Thị Hoàng Anh, K.S Nguyễn Duy Khiêm thầy cô giáo môn Hữu cơ, bạn đồng nghiệp nhiệt tình hỗ trợ, tạo điều kiện cho thực luận văn Xin cảm ơn em sinh viên giúp nhiều trình tiến hành thực nghiệm Và cuối xin cảm ơn gia đình tất người thân yêu bên điểm tựa vững cho tôi, chia sẻ, động viên, giúp hoàn thành tốt luận văn ii TÓM TẮT Phản ứng oxi hóa ancol phản ứng quan trọng bậc có ý nghóa thực tiễn lớn tổng hợp hữu Các sản phẩm phản ứng sử dụng nhiều cho ngành dược phẩm, vitamin, hương liệu… Các trình oxi hóa ancol truyền thống thường sử dụng K2Cr2O7, KMnO4 môi trường axit mạnh H2SO4 Tuy nhiên, phản ứng có nhiều nhược điểm chất ăn mòn, tính độc hại, K2Cr2O7 xem tác nhân gây ung thư Ngoài hoạt tính cao, tác nhân dễ gây phản ứng phụ đứt mạch oxi hóa hoàn toàn…Quá trình oxi hóa ancol thực với tác nhân muối kim loại Cr(VI), Mn(VII), Mn(IV), Pb(IV), Ag(I)…Phản ứng có độ chọn lọc cao đòi hỏi sử dụng dung môi, thời gian phản ứng lâu dư lượng lớn tác nhân oxi hóa, gây khó khăn cho việc tách sản phẩm Vì vậy, khuynh hướng tìm quy trình phản ứng mới, đơn giản thao tác hơn, “sạch” hơn, gần gũi với môi trường quy trình trước Trong năm gần đây, có nhiều quy trình phát triển Một kó thuật đặt tác nhân oxi hóa lên chất vô SiO2, Al2O3, graphit, xelit, đất sét, zeolit… Tiếp tục nghiên cứu đó, công trình nhằm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol, mentol với tác nhân oxi hóa Fe(NO3)3.9H2O, Cu(NO3)2.3H2O tẩm bentonit hoạt hóa, KMnO4 trộn học với bentonit hoạt hóa với CuSO4.5H2O Kết đạt luận văn là: Điều chế khảo sát tính chất hóa lí bentonit tinh chế bentonit hoạt hóa sở bentonit Bình Thuận nguyên khai ii Điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol thành axetophenon tác nhân Fe(NO3)3.9H2O tẩm bent-H+: tỉ lệ khối lượng Fe(NO3)3.9H2O: bent-H+=1:1; tỉ lệ mol Fe(NO3)3.9H2O: 1phenyletanol=2:1; thời gian phản ứng: giờ; nhiệt độ phản ứng: 70oC Hiệu suất chuyển hóa: 97,11% Điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol thành axetophenon tác nhân Cu(NO3)2.3H2O tẩm bent-H+: tỉ lệ khối lượng Cu(NO3)2.3H2O: bent-H+=1:1; tỉ lệ mol Cu(NO3)2.3H2O:1phenyletanol=2:1; thời gian phản ứng : 1-1,5 giờ; nhiệt độ phản ứng: 90oC Hiệu suất chuyển hóa: 93,13-95,40% Điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol thành axetophenon tác nhân KMnO4 trộn học với bent-H+: tỉ lệ khối lượng KMnO4: bent-H+=1:2; tỉ lệ mol KMnO4:1-phenyletanol=3:1; thời gian phản ứng : giờ; nhiệt độ phản ứng: 70oC Hiệu suất chuyển hóa: 91,59% Điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa mentol thành menton tác nhân KMnO4 trộn học với bent-H+: tỉ lệ khối lượng KMnO4: bentH+=1:2; tỉ lệ mol KMnO4:mentol =2:1; thời gian phản ứng : giờ; nhiệt độ phản ứng: 50oC Hiệu suất chuyển hóa: 41,63 % Điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa mentol thành menton tác nhân KMnO4 trộn học với CuSO4.5H2O: tỉ lệ khối lượng KMnO4: CuSO4.5H2O=1:2; tỉ lệ mol KMnO4:mentol =1,5:1; thời gian phản ứng : giờ; nhiệt độ phản ứng: 50oC Hiệu suất chuyển hóa: 68,58% Kết cho thấy bentonit hoạt hóa axit, CuSO4.5H2O đóng vai trò tích cực phản ứng oxi hóa ancol, có khả tránh oxi hóa cao hợp chất cacbonyl thành axit, tăng độ chọn lọc hiệu suất phản ứng Kết ii nghiên cứu thu có ích cho việc định hướng sử dụng nguồn tài nguyên dồi nước bentoa với CuSO4.5H2O Xác định điều kiện thích hợp để thu hiệu suất menton đạt cực đại với tác nhân oxi hóa Điều kiện KMnO4-bent KMnO4-CuSO4 Nhiệt độ (ToC) 50 50 Tỉ lệ mol KMnO4/mentol 2:1 1,5:1 Tỉ lệ khối lượng KMnO4/chất mang 1:2 1:2 Thời gian (giờ) Hiệu suất sản phẩm chính(%) 41,63 68,58 Mẫu sau phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol với hệ Fe(NO3)3-bent, Cu(NO3)2-bent, KMnO4-bent định danh GC-MS cho peak axetophenon với hàm lượng 100; 96,88; 97,43% Mẫu sau phản ứng oxi hóa mentol với hệ KMnO4-bent, KMnO4-CuSO4 định danh GC-MS cho peak menton với hàm lượng 33,64; 63,09% mentol dư 65,69; 28,81% HVTH: TRẦN BỘI CHÂU LUẬN VĂN CAO HỌC 85 Kết nghiên cứu cho thấy phản ứng oxi hóa 1-phenyletanol, mentol với tác nhân oxi hóa bentonit hoạt hóa, CuSO4.5H2O điều kiện không dung môi cho hiệu suất độ chọn lọc cao Kết thu giúp đưa nhìn tổng quát khả sử dụng chất mang rắn nói chung bentonit nói riêng phản ứng tổng hợp hữu cơ, đặc biệt phản ứng oxi hóa ancol thành hợp chất cacbonyl HVTH: TRẦN BỘI CHÂU TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Quang Huy, Trần Ngọc Mai, Nguyễn Xuân Dũng, Nguyễn Đức Huệ, Nghiên cứu dùng bentonit Di Linh để loại Dioxin khỏi nước, Tạp chí Hóa học T.28, số 3, 4-7, 1990 [2] Hoàng Trọng Yêm, Vũ Đào Thắng, Nghiên cứu phản ứng oxi hóa rượu benzylic thành benzandehyt xúc tác bentonit tẩm muối nitrat kim loại với độ chuyển hóa chọn lọc cao, Tạp chí Hóa học & Công nghiệp Hoá chất, Số 1, 1997, 4-7 [3] Hoàng Vinh Thăng, Lê Thị Hoài Nam, Nguyễn Hữu Phú, Hệ xúc tác Fe(NO3)3-montmorillonit phản ứng oxi hóa rượu benzylic, Tạp chí hóa học T.32, số 1, 2-4, 1994 [4] Ngô Thị Thuận, Trần Thị Văn Thi, Các kim loại chuyển tiếp hệ xúc tác dị thể oxi hóa phenol ancol, Tạp chí Hóa học, T38, số 1, 19-22, 2000 [5] Ngô Thị Thuận, Nguyễn Đăng Hùng, Lê Anh Văn, Nghiên cứu tính chất xúc tác đất sét Việt Nam, Tạp chí Hóa học, 1973 [6] Nguyễn Đức Châu, Trương Minh Lương, Nghiên cứu thành phần, cấu trúc hoạt tính xúc tác bentonit Thuận Hải, Tạp chí Hóa học, T.36, số 1, 46-50, 1998 [7] Nguyễn Đức Châu, Trương Minh Lương, Nghiên cứu thành phần, cấu trúc hoạt tính xúc tác bentonit Thuận Hải biến tính, Tạp chí Hóa học T.36, số 1, 46-50, 1998 [8] Nguyễn Hữu Đónh-Trần Thị Đà, Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo Dục, 1999 [9] Nguyễn Hữu Phú, Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 1998 [10] Nguyễn Hữu Phú, Đặng Tuyết Phương, Hoàng Vinh Thăng, Nguyễn Đức Thọ, Nguyễn Phi Hùng, Nghiên cứu thành phần, cấu trúc bentonit hoạt hóa axit phương pháp phân tích nhiệt, Tạp chí hóa học T.35, số 2, 3-6, 1997 [11] Nguyễn Hữu Phú, Hoàng Trọng Yêm, Đặng Tuyết Phương, Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa lí số ứng dụng bentonit Thuận Hải Việt Nam, luận án Phó Tiến só Khoa học Hóa học, 1995 [12] Nguyễn Văn Tấu, Đặng Xuân Tập, Nghiên cứu chế hóa bentonit tự nhiên, Tạp chí Hóa học & Công nghệ Hoá chất, số 6, 1997, 7-9 [13] Phan Văn Tường, Vài kết khảo sát thành phần khoáng sét lỗ khoan sâu T.B., Tap chí Hóa học, 1972 [14] Từ Văn Mạc, Phân tích Hóa lý, NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 1995 [15] Trần Ngọc Mai, Nguyễn Xuân Dũng, Đỗ Quang Huy, Bán định lượng montmorillonit sét bentonit Di Linh, Tạp chí Hóa học T.29, số 3, 10-13, 1991 [16] Vũ Đào Thắng, Nghiên cứu phản ứng oxi hóa số rượu no thành andehyt xúc tác bentonit tẩm muối nitrat kim loại với độ chuyển hóa chọn lọc cao, Tạp chí Hóa học & Công nghệ Hoá chất, số 1, 1997, 12-14 [17] Iu.V Kariakin, I.I.Angelov, (Trần Ngọc Mai, Hoàng Nhâm, Nguyễn Đức Thạch, Nguyễn Đình Soa, Lê Chí Kiên biên dịch), Hóa chất tinh khiết, NXB Khoa học & Kỹ thuật 1976 [18] Andreù Corneùlis and Pierre Laszlo, Molding Clays into Efficient Catalysts, 1993, 155-161 [19] B.M Choudary*, V.L.K Valli and A Durga Prasad, A novel montmorillonite-KMnO4 system for oxidation of alkenes under triphase conditions, Synthetic Communications, 21(20), 2007-2013, 1991 ... năm sinh: 17 -04 -19 80 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Công nghệ Hóa Học MSHV: 0050 310 9 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu phản ứng oxi hóa 1- phenyletanol, mentol với tác nhân oxi hóa chất mang rắn II NHIỆM... Fe(NO3)3.9H2O: bent-H+ =1: 1; tỉ lệ mol Fe(NO3)3.9H2O: 1phenyletanol=2 :1; thời gian phản ứng: giờ; nhiệt độ phản ứng: 70oC Hiệu suất chuyển hóa: 97 ,11 % Điều kiện thích hợp cho phản ứng oxi hóa 1- phenyletanol... 10 -13 , 19 91 [16 ] Vũ Đào Thắng, Nghiên cứu phản ứng oxi hóa số rượu no thành andehyt xúc tác bentonit tẩm muối nitrat kim loại với độ chuyển hóa chọn lọc cao, Tạp chí Hóa học & Công nghệ Hoá chất,