Tải bản đầy đủ
Hóa chất - Dụng cụ

Hóa chất - Dụng cụ

Tải bản đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hiếu Thuận

Header Page 20 of 161.
1

ZSM-5

2

Zinnitrate Hexahydrate

Zn(NO 3 ) 2 .6H 2 O

Trung Quốc

3

Aniline

C 6 H 5 NH 2

Aros organic

4

Benzaldehyde

C 6 H 5 CHO

Aros organic

5

Acetophenone

C 6 H 5 COCH 3

Aros organic

6

4-Methoxybenzaldehyde

p-CH 3 OC 6 H 5 CHO

Merck

7

4-Chlorobenzaldehyde

p-ClC 6 H 5 CHO

Merck

8

Hexane

C 6 H 14

Việt Nam

9

Ethyl Acetate

CH 3 COOC 2 H 5

Việt Nam

2. Thực nghiệm
2.1. Điều chế xúc tác
Quy trình điều chế xúc tác zeolite trao đổi ion kim loại (Zn-ZSM)
3g ZSM nghiền nhỏ

Bình cầu

30 ml Zn2+ 1M

Đun hồi lưu
8h

Đun hồi lưu trong 8 gio
Hỗn hợp
2 lần

Lọc, rửa bằng nước khử ion
Chất rắn
Sấy ởở120oC,
Sấy
120oC trong 8 giờ
8h

Chất rắn
Nung
Nungởở 550oC trong 4 giờ
550oC, 4h

Chất xúc tác

Footer Page 20 of 161.

(Zn-ZSM 1M)

15

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hiếu Thuận

Header Page 21 of 161.

Cân 3g ZSM đã nghiền nhỏ cho vào bình cầu. Sau đó cho thêm vào 30ml dung
dịch Zn2+ 1M, đun hồi lưu trong 8 giờ. Đem hỗn hợp đi lọc chân không bằng phễu lọc
xốp và rửa sạch bằng nước khử ion. Thu lấy phần chất rắn, sấy khô ở 120°C trong 8
giờ. Tiếp tục bỏ phần chất rắn này vào bình cầu, thêm tiếp 30ml dung dịch Zn2+ 1M và
lặp lại một lần nữa các bước trên. Cuối cùng, đem chất rắn đi nung ở 550°C trong 4
giờ ta sẽ được xúc tác Zn-ZSM 1M. Phương pháp này có thể sử dụng để trao đổi với
các ion kim loại khác sử dụng các muối vô cơ khác.[21]
2.2. Khảo sát phản ứng Mannich
2.2.1. Tổng hợp 1,3-diphenyl-3-(phenylamino)propan-1-one (4a)
O

NH2

O

O

HN

Zn-ZSM 1M
H

1

Cân

+

+

0,212g

4a
1,3-diphenyl-3-(phenylamino)propan-1-one

3

2

benzaldehyde

(2mmol),

0,186g

aniline

(2mmol),

0,24g

acetophenone (2mmol) cho vào bình cầu. Thêm vào 0,05g xúc tác zeolite Zn-ZSM
1M. Khuấy và đun hỗn hợp bằng bếp điều nhiệt, ở 60oC trong 5 giờ. Sau 5 giờ, hỗn
hợp thu được lọc bằng phễu xốp. Rửa xúc tác nhiều lần bằng ethyl acetate. Tiếp theo,
đem dung dịch màu vàng thu được cô quay loại bỏ dung môi thu được sản phẩm thô.
Kết tinh lại trong ethyl acetate : hexane (1:3) thu được sản phẩm rắn màu trắng, nhiệt
độ nóng chảy đo được là 166,7oC – 168,8oC.
2.2.2. Khảo sát phản ứng Mannich
 Khảo sát tỉ lệ mol của chất tham gia phản ứng
 Khảo sát hàm lượng xúc tác
 Khảo sát nhiệt độ
 Phản ứng Mannich với các dẫn xuất của benzaldehyde
 Khảo sát khả năng tái sử dụng
2.2.3. Định danh sản phẩm và thông số hóa lý của xúc tác
 Đo diện tích bề mặt riêng của xúc tác zeolite Zn-ZSM 1M bằng phương pháp BET.
 Các sản phẩm thu được định danh bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, IR

Footer Page 21 of 161.

16

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hiếu Thuận

Header Page 22 of 161.
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1. Diện tích bề mặt riêng của xúc tác
Diện tích bề mặt riêng được đo bằng hấp phụ N 2 theo phương pháp của
Brunauer-Emmett-Teller (BET). Kết quả cho thấy mẫu Zn-ZSM 1M có diện tích bề
mặt riêng là 283 m2/g.
2. Khảo sát tỉ lệ mol của các chất tham gia phản ứng
Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng được khảo sát ở điều kiện
nhiệt độ 60oC, thời gian 5h, lượng xúc tác ZSM-5-Zn2+ (1 M) là 0,05 g. Các phản ứng
được thực hiện trong điều kiện không dung môi. Kết quả được trình bày trong Bảng 4.
Bảng 4: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng
STT

Tỉ lệ mol 1:2:3 (mmol)

Hiệu suất (%)

1

1:1:1,2

42,2

2

1:1:1

100

Từ bảng 4 ta thấy rằng khi cố định lượng aniline và benzaldehyde, thay đổi
lượng acetophenone khác nhau với cùng một nhiệt độ, thời gian phản ứng và cùng một
xúc tác có khối lượng giống nhau cho hiệu suất khác nhau. Với tỉ lệ 1:1:1 (mmol) của
các chất tham gia phản ứng cho hiệu suất đạt 100%. Khi tăng lượng acetophenone thì
hiệu suất giảm (42,2%).
3. Khảo sát lượng xúc tác
Với mong muốn khảo sát việc giảm lượng xúc tác ảnh hưởng đến hiệu suất của
phản ứng, chúng tôi thực hiện phản ứng với lượng xúc tác sử dụng lần lượt là 50mg và
25mg, tỉ lệ 1:2:3 là 1:1:1, thời gian 5 giờ, nhiệt độ 60ºC.
Bảng 5: Kết quả khảo sát phản ứng theo lượng xúc tác
STT

Lượng xúc tác

Hiệu suất (%)

(mg)

Footer Page 22 of 161.

1

50

100

2

25

33,0

17

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hiếu Thuận

Header Page 23 of 161.

Kết quả bảng 5 cho thấy với lượng xúc tác 50mg, phản ứng đạt hiệu suất cao
nhất, khi giảm lượng xúc tác xuống còn 25 mg thì hiệu suất giảm đáng kể, còn 33%.
Do đó, chúng tôi chọn lượng xúc tác 50 mg cho các khảo sát tiếp theo.
4. Khảo sát nhiệt độ phản ứng
Yếu tố nhiệt độ cũng được chúng tôi tiến hành khảo sát. Phản ứng được thực
hiện với tỉ lệ 1:2:3 là 1:1:1, thời gian 5 giờ, lượng xúc tác là 50 mg, nhiệt độ phản ứng
lần lượt là 70ºC, 60ºC và 50ºC.
Bảng 6: Kết quả khảo sát phản ứng theo nhiệt độ
STT

Nhiệt độ (oC)

Hiệu suất (%)

1

70

85,5

2

60

100

3

50

33,0

Kết quả bảng 6 cho thấy với lượng xúc tác 50mg phản ứng đạt hiệu suất cao
nhất (100%) khi tiến hành tại 60°C. Khi tăng hoặc giảm nhiệt độ thì hiệu suất phản
ứng giảm. Tại 70oC, hiệu suất giảm có thể do sản phẩm bị phân hủy. Do đó, nhiệt độ
phản ứng tối ưu là 60°C.
5. Khảo sát phản ứng khi sử dụng các dẫn xuất khác nhau của benzaldehyde
Thực hiện phản ứng với các điều kiện đã tối ưu ở trên với các dẫn xuất của
benzaldehyde (4-chlorobenzaldehyde và 4-mehoxybenzaldehyde), tỉ lệ mol dẫn xuất
benzaldehyde:2:3 = 1:1:1, lượng xúc tác 50mg, thời gian 5 giờ, nhiệt độ 60°C
Bảng 7: Kết quả khảo sát phản ứng của các dẫn xuất benzaldehyde khác nhau
O

NH2

O

Zn-ZSM 1M
R

H

HN

+

+

R
2

Footer Page 23 of 161.

O

3

4a-c

18