Nghiên cứu sử dụng vật liệu nano từ tính CoFe2O4 làm chất mang xúc tác cho phản ứng Knoevenagel, Sonogashira, Suzuki, Heck :Luận án Tiến sĩ - Chuyên ngành: Công nghệ hóa học các chất hữu cơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI TẤN NGHĨA

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NANO TỪ TÍNH CoFe2O4

LÀM CHẤT MANG XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG

KNOEVENAGEL, SONOGASHIRA, SUZUKI, HECK

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI TẤN NGHĨA

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NANO TỪ TÍNH CoFe2O4

LÀM CHẤT MANG XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG

KNOEVENAGEL, SONOGASHIRA, SUZUKI, HECK

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CÁC CHẤT HỮU CƠ

Mã số chuyên ngành: 62527505

Phản biện độc lập 1: GS.TS. Đinh Thị Ngọ

Phản biện độc lập 2: PGS.TS. Nguyễn Thị Dung

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Phong

Phản biện 2: PGS.TS. Đặng Mậu Chiến

Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hạnh

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS. Phan Thanh Sơn Nam

2. PGS.TS. Lê Thị Hồng Nhan

i

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết

quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ

bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu

đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cầu.

Tác giả luận án

Bùi Tấn Nghĩa

ii

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Hạt nano siêu thuận từ CoFe2O4 được tổng hợp bằng phương pháp vi nhũ và

biến tính bằng cách kết hợp ligand và palladium acetate để hình thành xúc tác phức với

hàm lượng palladium 0,30 mmol/g. Đặc tính xúc tác được xác định bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua

(TEM), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), từ kế mẫu rung (VSM), biến đổi Fourier

hồng ngoại (FT-IR), quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phân tích hàm lượng nitơ.

Kết quả chứng minh rằng hạt nano từ tính Pd(II)-CoFe2O4 là một xúc tác hiệu quả cho

phản ứng ghép đôi carbon-carbon như phản ứng Suzuki giữa 4’-bromoacetophenone

với phenylboronic acid, phản ứng Sonogashira giữa 4’-bromoacetophenone với

phenylacetylene, và phản ứng Heck giữa 4’-bromoacetophenone với styrene dưới điều

kiện gia nhiệt thông thường và có sự hỗ trợ vi sóng. Hiệu quả xúc tác được đánh giá

qua độ chuyển hóa và xác định bằng sắc ký khí. Xúc tác có thể được tái sử dụng nhiều

lần mà hoạt tính không giảm.

iii

ABSTRACT

Cobalt superparamagnetic (CoFe2O4) nanoparticles were synthesized following

a microemulsion method and functionalized by using the supported ligand and

palladium acetate to form the immobilized palladium complex catalyst with a

palladium loading of 0.30 mmol/g. The catalyst was characterized by X-ray powder

diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron

microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), vibrating sample

magnetometry (VSM), Fourier transform infrared (FT-IR), atomic absorption

spectrophotometry (AAS), and nitrogen physisorption measurements. The results

proved that the Pd(II)-CoFe2O4 magnetic nanoparticles were as an efficient catalyst for

several carbon-carbon couplings including for the Suzuki reaction between 4’-

bromoacetophenone with phenylboronic acid, and the Sonogashira reaction between

4’-bromoacetophenone with phenylacetylene, and the Heck reaction between 4’-

bromoacetophenone with styrene under conventional and microwave irradiation

conditions. Efficiency of catalysts in reactions was evaluated by conversion which was

determined by gas chromatography. The catalysts could be reused several times

without significant degradation in catalytic activity.

iv

LỜI CÁM ƠN

Tôi xin trân trọng gởi lời cám ơn sâu sắc đến,

Thầy PGS.TS. Phan Thanh Sơn Nam, người thầy kính mến đã dẫn đường

khoa học xuyên suốt cho luận án này.

Cô PGS.TS. Lê Thị Hồng Nhan, cô giáo tận tụy đã dành rất nhiều thời gian

và tâm huyết để hướng dẫn khoa học cho nghiên cứu này.

Thầy PGS.TS. Phạm Thành Quân, cô PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hạnh, thầy TS.

Tống Thanh Danh và tập thể cán bộ giảng viên bộ môn Kỹ thuật Hữu cơ, Khoa Kỹ

thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã chân thành góp ý và tạo mọi điều

kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này.

Có những lúc khó khăn tưởng chừng không thể vượt qua-vợ tôi- người đồng

hành cùng tôi vượt qua mọi khó khăn trở ngại để hoàn thành nghiên cứu này.

Cuối cùng con xin cảm ơn ba, má và gia đình đã tạo nhiều động lực, nguồn

cảm hứng cho con học tập, nghiên cứu.