Báo cáo khoa học: Xúc tác xanh (green catalysts), xúc tác trong hóa học xanh (green chemistry), xúc tác trên chất mang polyme rắn, polyme hòa tan và chất mang silica

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC 

BÁO CÁO SEMINAR 

NHỮNG TIẾN BỘ TRONG HÓA HỌC XANH 

Chủ đề: XÚC TÁC XANH 

Thực hiện: Nguyễn Văn Tú - 51305919 

Phan Thị Phượng - 91305001 

Lâm Thị Thu Dung - 13051164 

Võ Thị Kiều Diễm - 13051163 

GVHD: 

PGS.TS Phan Thanh Sơn Nam 

TPHCM, tháng 4 năm 2014

Nghiên cứu 

và công 

nghiệp 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 

trong sản 

xuất dược 

phẩm 

<strong>Xúc</strong> 

<strong>tác</strong> 

Lựa chọn 

hệ <strong>xúc</strong> t|c 

phù hợp? 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trên 

chất mang 

rắn 

2

NỘI DUNG 

31 

2 

Tổng quan về <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> phức trên chất mang polyme rắn 

3 

4 

5 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> phức trên chất mang polyme hòa tan 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> phức trên chất mang Silica 

Kết luận 

3

LOGO 

I. TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC 

1. Khái niệm 

Chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

Tăng tốc độ phản 

ứng = tham gia 

tương <strong>tác</strong> hóa <strong>học</strong> 

với các chất phản 

ứng ở giai đoạn 

trung gian. 

Được phục hồi lại và 

giữ nguyên về lượng, 

về thành phần và tính 

chất hóa <strong>học</strong>. 

Nguyễn Đình Soa. Hóa đại cương, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2011. 

4

LOGO 


1. Khái niệm 

Trong thực tế, chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> được sử dụng rộng rãi 

trong sản xuất các hóa phẩm vô cơ, hữu cơ như 

amoniac, axit sunfuric, rượu etylic, polime, cao su, 

dược phẩm… 

- Nguyễn Đình Soa. Hóa đại cương, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2011. 

- http://www.chemistry-blog.com/2011/01/21/kudos-to-the-fagnou-group/ 

5


6


7


2. Phân loại 

Quá trình <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

Đồng thể 

(Homogenous Catalyst) 

Dị thể 

(Heterogenous Catalyst) 


8


3. Cơ chế <strong>tác</strong> dụng của chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

Giảm năng 

lượng hoạt 

T|c dụng 

hóa E a 

chủ yếu 

Tăng tốc độ 

phản ứng 

9


3. Cơ chế <strong>tác</strong> dụng của chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

• Cơ chế <strong>tác</strong> dụng của <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> dị thể phức tạp hơn so 

với <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng thể. Phản ứng xảy ra trên bề mặt 

chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> (ở các trung tâm hoạt động). 


10

LOGO 


4. Đặc điểm của chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

Chỉ cần lượng nhỏ 

Không thay đổi lượng và chất 

Chọn lọc 

Không làm thay đổi trạng thái 

cấn bằng của phản ứng 


11


5. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> với hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> 

Phần lớn các quá trình sản xuất dược phẩm sử dụng <strong>xúc</strong> 

<strong>tác</strong> đồng thể: 

Hình thành sản phẩm phụ độc hại 

Tạo ra chất thải trong cả khi phản ứng và 

<strong>tác</strong>h, tinh chế sản phẩm 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012. 12



Phần lớn các quá trình sản xuất dược phẩm sử dụng <strong>xúc</strong> 

<strong>tác</strong> đồng thể: 

Sự nhiễm vết kim loại nặng 

Khó thu hồi và tái sử dụng 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012. 13



Để hạn chế việc tạo ra chất thải và các mặt hạn chế nói 

trên, <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang rắn đã được quan tâm 

nghiên cứu sử dụng: 

T|ch v{ tinh chế đơn giản (lọc, ly t}m) 

Có khả năng thu hồi, t|i sử dụng 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012. 

14



Để hạn chế việc tạo ra chất thải và các mặt hạn chế nói 

trên, <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang rắn đã được quan tâm 

nghiên cứu sử dụng: 

Không nhiễm vết KL nặng 

Không hoặc ít chất thải 


15



Tuy nhiên, việc sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang rắn 

cũng có những hạn chế nhất định: 

• Hoạt tính và độ chọn lọc thấp hơn so với <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng 

thể tương ứng. 

• Hiện tượng hòa tan <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong>, kim loại hòa tan đóng vai 

trò chủ yếu vào khả năng phản ứng của hệ. 


16

II. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYME RẮN 

1. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trong phản ứng hình thành liên kết C-C 

Phản ứng 

ghép đôi 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> phức 

Pd cố định 

trên nhựa 

Merrifield 

Một công trình 

nghiên cứu 

đầu tiên - Jang 

và cộng sự 

Suzuki giữa 

hợp chất 

organoborane 

với dẫn xuất 

alkenyl 

bromide 


17



Tổng hợp phức cố định trên nhựa Merrifield: 


18



Phản ứng ghép đôi mạch C-C (phản ứng Suzuki): 


19



Đặc điểm nổi bật: 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> có hoạt tính cao tương tự như dạng <strong>xúc</strong> 

<strong>tác</strong> đồng thể là Pd(PPh 3 ) 4 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> được <strong>tác</strong>h ra khỏi hỗn hợp sản phẩm 

dễ dàng bằng phương pháp lọc 

Lượng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> sử dụng rất nhỏ 


20




Khả năng tái sử dụng. Tái sử dụng 10 lần mà 

hoạt tính giảm không đáng kể 

Hiệu suất phản ứng rất cao (81-96%) = nguồn 

Pd(PPh 3 ) 4 trong phản ứng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng thể 


21


2. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trong phản ứng oxy hóa 

* Các phản ứng oxy hóa nhóm chức là 1 trong 

những quá trình cơ bản của tổng hợp hữu cơ. 

* Hạn chế của phương pháp tổng hợp truyền 

thống: 

- Sử dụng dung môi hóa chất độc hại, làm giảm độ 

tinh khiết sản phẩm. 

- Quá trình tinh chế phức tạp. 


22



Nhóm nghiên cứu của Kobayashi: điều chế <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

osmium tetroxide (OsO 4 ) cố định trên polystyrene dạng 

microcapsule. Sử dụng cho phản ứng dihydroxyl hóa 

nhiều ankene khác nhau. 

Suy nhược 

Depression 


23




Hiệu suất khá cao (84%). 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> được <strong>tác</strong>h ra khỏi hỗn hợp đơn giản 

bằng lọc. 

Tái sử dụng 5 lần mà hoạt tính <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> không 

giảm. 

Sản phẩm không bị nhiễm OsO 4 như tổng 

hợp trong hệ đồng thể. 


24


3. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trong phản ứng khử 

Tương tự các phản ứng oxy hóa, các phản ứng khử 

có sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng thể có những hạn chế: 

- Sản phẩm có nguy cơ nhiễm vết <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong>. 

- Tách và tinh chế sản phẩm khó khăn, tạo ra nhiều 

chất thải, tốn kém. 

- Khó thu hồi và tái sử dụng. 


25



- Các nghiên cứu tập trung vào giải quyết các hạn 

chế nói trên, <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> khử trên chất mang rắn là giải 

pháp được đưa ra. 

- Nhóm nghiên cứu của Islam đã điều chế <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

phức Pd cố định trên polystyrene. 


26



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> này được sử dụng cho phản ứng khử các hợp 

chất nitro, carbonyl, nitrile, alkene thành các sản phẩm 

tương ứng. 


27




- Hiệu suất cao (92-98%). 

Tác nhân Sản phẩm Hiệu suất (%) 

Nitromethane Methylamine 98 

Benzophenone Diphenylmethanol 96 

Acetone 2-propanol 92 

Acetonitrile Diethylamine 90 

Phenylacetylene Ethylbenzene 97 

Cyclohexene Cyclohexane 98 


28




Dễ thu 

hồi 

Tái sử 

dụng 10 

lần 

Bền với điều kiện 

thực hiện ở nhiệt độ 

cao và áp suất cao 

Sau 1 năm, <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

vẫn duy trì được 

hoạt tính 


29


4. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trong phản ứng khác 

Shibasaki và cộng sự đã nghiên cứu điều chế <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

phức aluminium cố định trên polymer sử dụng cho phản 

ứng Strecker bất đối xứng. 


30



Viêm gan C 

Hepatitis 

Phản ứng Strecker 


31




- Hiệu suất và độ chọn lọc quang <strong>học</strong> cao. 

TT R = Thời gian (h) Hiệu suất (%) ee (%) 

1 Phenyl 60 98 87 

2 p-MeC 6 H 4 64 100 83 

3 p-ClC 6 H 4 59 98 85 

4 p-MeOC 6 H 4 41 98 83 

5 (E)-PhCH=CH 66 96 83 


32




- Thu hồi dễ dàng. 

- Tái sử dụng 5 lần, sau đó hiệu suất phản ứng và 

độ chọn lọc giảm nhẹ (83% và 77% ee). 


33


Có thể sử dụng các loại <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang 

rắn trong các phản ứng khác nhau. 

Các loại <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> sử dụng đều thể thiện được 

những ưu điểm (hiệu suất cao, tái sử dụng nhiều 

lần mà hoạt tính giảm không đáng kể, <strong>tác</strong>h loại dễ 

dàng, ít sản phẩm phụ…). 


34

III. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG 

POLYMER HÒA TAN 

1. Phân riêng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang 

polymer theo nhiệt độ 


polymer theo pH 


polymer theo phương pháp kết tủa 


polymer trong hệ hai pha nước – hữu cơ 


35



Tác chất 


Gia nhiệt 


Sản phẩm 


Làm lạnh 

Sản phẩm 


Pha phân 

cực 

Hai pha không tan 

Tách pha 


Thu hồi <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 


Sản phẩm 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> tan trong pha phân cực 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012 

36

Phân riêng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang 




Gia nhiệt 


Sản phẩm 


Làm lạnh 


Sản phẩm 

Pha không 

phân cực 

Hai pha không tan 

Tách pha 

Sản phẩm 

Thu hồi <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 


Sản phẩm 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> tan trong pha không phân cực 

37



Các ưu điểm: 

1. Hệ dung môi thích hợp không tan lẫn vào 

nhau ở nhiệt độ thường 

2. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng thể như hoạt tính và độ 

chọn lọc cao, không hạn chế bởi quá 

trình truyền khối 

3. Tách pha và tinh chế sản phẩm 

4. Dễ dàng thu hồi và tái sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

38



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 47: phức rhodium cố định trên chất 

mang polymer hoà tan 

1. Phản ứng hidrogen hoá 

alkene (xt 47) 

2. Phản ứng hidrogen hoá 1- 

dodecene và 1-octene (<strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 

47 dung môi ethanol 90%/nước 

và heptane) 

-<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 47 tương tự <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng thể RhCl(PPh 3 ) 3. 

-Tuy nhiên xt 47 trong pha ethanol/nước <strong>tác</strong>h ra dễ dàng 

bằng cách làm nguội 

-Tái sử dụng 4 lần, hoạt tính không thay đổi so với xt mới 


39



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 48: phức palladium cố định trên chất 

mang polymer hoà tan 

-Phản ứng thế allylic 

cinnamylaxetate và di-npropylamine 

( xt 48 dung 

môi ethanol 90%/nước và 

heptane) 

-Ở 70 0 C hỗn hợp phản ứng và pha <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trở thành một pha duy nhất 

- Làm nguội, pha phân cực chứa <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong>. 

- Tái sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 5 lần. Nhưng hiệu suất thu sản phẩm tăng dần 

(80%;98%;98%;100%;100%) 


40



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 49: phức palladium cố định trên oligo 

ethylen 

Phản ứng Heck của nhiều dẫn 

xuất(xt 47 , dung môi 

diethylacetamide 10%/nước và 

hepthane) 

-Thu hồi <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trong pha phân cực 

-Tái sử dụng 4 lần, hoạt tính không đổi 

-Lượng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> mất vào pha không phân cực hầu như 

không đáng kể 


41

2. Phân riêng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang polymer 

theo pH 


+ 

<strong>tác</strong> chất 

pH=7,5 

Phản ứng 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> + 

sản phẩm 

pH=7,5 

Thu hồi và 

tái sử dụng 

-Tác chất mới 

-Dung môi mới pH=7,5 

CH 3 SO 3 H 

Sản phẩm 

Phân riêng 

Sản phẩm 



pH=4 

Phân riêng thu hồi và tái sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang polymer có độ 

tan thay đổi theo pH của dung dịch 

42




1. Phản ứng lúc xảy ra ở dạng đồng thể. 

2. Không bị quá trình truyền khối khống chế 

3. Tách và thu hồi <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> dễ dàng . Phân 

riêng pha L - R (<strong>xúc</strong> <strong>tác</strong>) 

4. Dựa vào pH của dung dịch có thể áp 

dụng cho nhiều <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> tan trong nước. 

43 

www.themegallery.com 

Company Logo



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 50: rhodium trên chất mang copolymer 

của maleic anhydride-methyl vinyl ether. 

pH 7,5; H 2 O và 

[Rh(COD)]CF 3 SO 3 các 

nhóm axit của <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 50 

chuyển thành các muối 

cacboxylate hoà tan. 

<strong>Xúc</strong> túc 50 có hoạt tính giảm nhẹ so với <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> đồng thể dạng monomer tương ứng 

44

3. Phân riêng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang polymer 

theo phương pháp kết tủa 


<strong>tác</strong> chất 

Phản ứng 


sản phẩm 

Thu hồi và 


-Tác chất mới 

-Dung môi hòa tan 

Dung môi 

không hòa tan 

Sản phẩm 

Phân riêng 

Sản phẩm 



Phân riêng thu hồi và tái sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang polymer có độ 

tan thay đổi theo phương pháp kết tủa bằng dung môi thích hợp 

45




1. Kết tủa polymer ra khỏi dung dịch khi cho lượng 

lớn dung môi không hoà tan polymer vào. 

2. không hạn chế bởi quá trình truyền khối 

3. Dễ dàng thu hồi và tái sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong>(quá trình 

phân riêng L-R ) 

4. Phương pháp được áp dụng nhiều nhất cho <strong>xúc</strong> 

<strong>tác</strong> phức hoặc các ligand cố định lên chất mang 

polymer dễ tan trong dung môi nước (vd 

polyethylen-glycol) 

46



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 51: phức ruthenium sử dụng cho phản 

ứng metathesis 

-<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 51 có hoạt tính cao trong phản ứng đóng vòng metathesis 

ngay cả trong điều kiện tiếp <strong>xúc</strong> với không khí mà không cần khí trơ 

-Thu hồi và tái sử dụng 8 lần(độ chuyển hoá từ lần 1-8 là 98%-92%) 

47



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 52: phức ruthenium cố định trên 

polyethyleneglycol hoà tan 

-Sử dụng cho phản 

ứng hidrogen hoá các 

chất ketone thơm. 

-Phản ứng cho hiệu 

suất cũng như độ 

chọn lọc quang <strong>học</strong> 

cao. 

-Thu hồi và tái sử 

dụng 5 lần 

48



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 53:phức scandium trên chất mang polymer 

-Sử dụng trong quá trình tổng hợp các dẫn xuất của quinoline 

-Thu hồi và tái sử dụng trong các phản ứng tiếp theo mà hoạt 

tính vẫn không thay đổi 

49



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 54: phức salen cobalt trên chất mang 

polystyrene 

-Sử dụng trong phản ứng 

phân giải thuỷ động <strong>học</strong> hỗn 

hợp racemic (đp S và dx 

diol) 

- HS phản ứng 50%; độ chọn 

lọc quang <strong>học</strong> 99% 

-Thu hồi và tái sử dụng mà 

hoạt tính thay đổi không 

đáng kể. 

50


polymer trong hệ hai pha nước –hữu cơ 

-Hai pha không tan lẫn vào nhau ngay cả trong quá 

trình phản ứng 

-Phản ứng xảy ra thông thường ở bề mặt phân chia 

pha (hoặc pha nước hoặc pha hữu cơ) 

-Thu hồi bằng quá trình phân riêng lỏng – lỏng và 


Phân riêng , thu hồi và tái sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> trên chất mang 

polymer trong hệ hai pha nước – hữu cơ 



Khuấy trộn 

phản ứng 


Sản phẩm 


Tách pha 

Sản phẩm 


51



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 55: phức Rhodium trên chất mang 

polymer tan trong nước 

-Sử dụng trong phản ứng hidrogen hoá bất đối xứng 

- Độ chọn lọc quang <strong>học</strong> 89% 

-Thu hồi và tái sử dụng mà hoạt tính hầu như không thay 

đổi . 

52



<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> 56: phức rhudium cố định trên 

chất mang poly(4-pentenoic acid) 

-Sử dụng trong phản ứng hydroformyl hoá các alkene như 1- 

octene và 1-dodecene 

- Phản ứng xảy ra ở 90 0 C, thời gian 16 giờ, HS phản ứng 

100% thành hỗn hợp sản phẩm aldehyde mạch thẳng và 

nhánh (tỉ lệ 2:1) 

-Thu hồi và tái sử dụng 3 lần mà hoạt tính không thay đổi . 53

IV. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG SILCA 

Ưu điểm: 

Bền hóa,bền nhiệt, bền cơ 

T/H các pư ở t o cao hoặc 

tốc độ khuấy mạnh 

Có thể thu hồi và tái sử dụng 

từ 5-7 lần mà hoạt tính ko 

giảm đ|ng kể 

Nhược điểm: 

Hạn chế về số lượng 

các nhóm chức trên 

bề mặt chất mang 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012, p95. 

54


Phương pháp cố định <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> phức lên chất mang 

Silica: 

Tạo liên kết giữa PHỨC v{ SILICA nhờ phản ứng giữa nhóm – 

OH với c|c hợp chất silane/ trong dm hữu cơ ko ph}n cực 

(toluene, hexane, khí trơ…) 

X 

OH 

OH 

OH 

X 

Si 

O 

Si 

OY 

O 

OH 

SILICA 

YO 

OY 

OY 

toluene 

SILICA 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012,p96. 

55


LĨNH VỰC XÚC TÁC: trong các p/ư: 

Các P/ứ 

hình thành 

lk C-C 

Các P/ứ 

Oxi Hóa 

Các P/ứ 

khác 

Các P/ứ 

Khử 


56



<strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> phức palladium cố định trên chất mang silica (57-64) do <strong>tác</strong> 

giả CLARK thực hiện 

Sử dụng cho phản ứng ghép đôi Heck & Suzuki 

& 1 số p/ứ #: đóng vòng Diels-Alder, mở vòng, ghép đôi kumada… 

Xây dựng bộ khung carbon cho các hóa chất trong CN dược phẩm & 

các chất có hoạt tính sinh <strong>học</strong> 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012, p 97-106. 

57



Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012,p97. 

58


2. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trong phản ứng oxi hóa 

Ưu điểm: 

Sp có độ chọn lọc quang <strong>học</strong> 

cao trong các p/u oxh bất đối 

xứng, dị thể 

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> có khả <strong>tác</strong>h khỏi hỗn 

hợp phản ứng dễ dàng 

Nhược điểm: 

Khả năng tái sử dụng chưa 

nghiên cứu được 

Xt đồng thể cho độ chọn 

lọc quang <strong>học</strong> thấp 

Dùng trong các phản ứng: 

- oxy hóa bất đối xứng : Epoxy các alkene 

- Oxy hóa # bất đối: oxy hóa các hợp chất alcohol, allylic, 

các dẫn xuất alkyl benzene 


59



• PP CỐ ĐỊNH: <strong>Xúc</strong> t|c Jacobsen l{ <strong>xúc</strong> t|c chủ yếu cho c|c 

phản ứng oxh, lần đầu tiên được t|c giả Salvadori cố định 

Jacobsen lên chất mang silica bằng liên kết cộng hóa trị 

Si 

S 

O 

N 

Mn 

N 

O 

S 

Si 

t 

Bu 

t 

Bu 

Hình 74: <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> phức manganese họ salen cố định trên chất mang silica bằng 2 liên kết 

thioether 


60



Ngoài ra, còn nhiều phương pháp cố định Jacobsen lên chất mang Silica do 

nhiều <strong>tác</strong> giả khác thực hiện: 

1/ T/g Kim đ~ cố định Jacobsen lên Silica họ MCM-41 nhờ vào phản ứng giữa 

nhóm Aldehyde (của phức maganese) và nhóm amin của chất mang silica: 

61



2/ T/g Bigi đ~ cố định phức manganese họ salen trên chất 

mang silica qua liên kết trên cơ sơ triazine. 

Ưu điểm: cải tiến độ chọn lọc quang <strong>học</strong>, v{ tạo điều kiện tối đa cho phản 

ứng bất đối xứng, <strong>xúc</strong> t|c có khả năng thu hồi v{ t|i sử dụng. 

Nhược: hiệu suất giảm sau mỗi lần t|i sử dụng 


62



3/ T/g Che đ~ cố định phức chromium lên chất mang silica MCM- 

41 bằng p/u tạo phức giữa chromium và nhóm amin trên bm silica: 

• Ưu điểm: cho hiệu suất và độ chọn lọc quang <strong>học</strong> tương đối cao ( trong các 

p/u epoxy hóa alkene), có thể thu hồi và tái sử dụng 4 lần 

• Nhược điểm: hoạt tính và độ chọn lọc giảm sau mỗi lần tái sử dụng, hàm 

lượng chromium bị mất vào dd p/ư 


63



4/ T/g Clark đ~ cố định phức palladium cố định trên chất mang 

silica dùng cho các phản ứng ohx # bất đối xứng như oxy hóa 

ancohol 

• Ưu: hiệu suất cao, thu hồi và tái sử dụng được 

• Nhược: hoạt tính xt giảm mạnh sau 5 lần tái sd 


64


3. <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> trong phản ứng khử: 

• PP CỐ ĐỊNH: do T/g Carpentier cố định phức 

dirhodium trên chất mang silica. 


65



ƯU 

• Độ chuyển hóa 

và chọn lọc 

quang <strong>học</strong> tốt 

• Xt <strong>tác</strong>h ra khỏi 

hh p/ư dễ dàng 

• Dễ thu hồi và tái 

sử dụng 

NHƯỢC 

• Hoạt tính độ 

chọn lọc giảm 

sau mỗi lần tái 

sử dụng 

• Rhodium dễ bị 

hòa tan vào dd 

p/ứ 

DÙNG CHO P/U 

• Khử chọn lọc 

các h/c ketone 

để điều chế các 

h/c alcohol 

• p/u chuyển 

hydrogen & 

Hydrogen hóa bất 

đối xứng: 

• -các dẫn xuất 

cinnamic acid 

• - Ethyl nicotinat -> 

et nipecotinate 


66



• Một số cơ sở của <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> và các p/ư sử dụng xt: 

Hình 85: P/ư hydrogen hóa bất đối xứng sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> 


67




68




69


4. Các phản ứng cần quan tâm khác: 

• T/g Seebach điều chế xt phức Titanium cố định trên chất mang silica 

dùng cho p/ứ giữa hợp chất cơ kẽm v{ aldehyde 

• Ưu điểm: hoạt tính v{ độ chọn lọc tốt, có khả năng thu hồi v{ t|i sử 

dụng đến lần thứ 20 m{ vẫn cho hoạt tính tốt: 


70



• Ngoài ra, còn có các <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong>: 

• <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> phức Đồng cố định lên chất mang silica 

• <strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> phức cobalt họ salen cố định trên chất mang 

silica 

Dùng cho các phản ứng Friedel-Crafts, phản ứng phân 

giải thủy động <strong>học</strong> hỗn hợp racemic/epichlorohydrin, p/u 

giữa styeren với diazoacetate… 

Phan Thanh Sơn Nam. Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong> trong tổng hợp hữu cơ, NXB Đại <strong>học</strong> Quốc gia, TPHCM, 2012, p129-135. 

71



72

V. KẾT LUẬN: 

Mục tiêu quan trọng của việc cố định chất <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> phức kim 

loại lên chất mang rắn đ~ đ|p ứng được các yêu cầu về 

XÚC TÁC XANH 

Có khả năng 

thu hồi và tái 

sủe dụng 

Hoạt tính 

và độ chọn 

lọc cao 

Giảm đáng 

kể hàm 

lương kim 

loại nặng 

trong sp 

Giảm tối đa 

chất độc hại 

ra môi 

trường

<strong>Xúc</strong> <strong>tác</strong> <strong>xanh</strong> thỏa mãn các nguyên tắc: 

• P: ngăn ngừa sự hình thành chất thải 

• C: sử dụng <strong>xúc</strong> <strong>tác</strong> cho quá trình 

• T: thực hiện các quá trình ở nhiệt độ thường và 

áp suất thường 

• E: chuyển hóa tối đa nguyên liệu thành sản phẩm 

• Y: an toàn

LOGO

Báo cáo khoa học: Xúc tác xanh (green catalysts), xúc tác trong hóa học xanh (green chemistry), xúc tác trên chất mang polyme rắn, polyme hòa tan và chất mang silica

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?