Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu phản ứng ghép đôi Heck sử dụng xúc tác palladium nano từ tính và hỗ trợ vi sóng

Phản ứng ghép đôi Heck, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1971, đã trở thành một trong những phương pháp quan trọng trong tổng hợp hữu cơ. Phản ứng này cho phép tạo ra liên kết C-C thông qua sự kết hợp giữa aryl halide và olefin, thường sử dụng xúc tác palladium. Phản ứng ghép đôi này không chỉ có vai trò quan trọng trong việc tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp mà còn có ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm và nông nghiệp. Sự phát triển của các hệ xúc tác palladium đã nâng cao hiệu suất phản ứng, giúp giảm thiểu sản phẩm phụ và cải thiện tính chọn lọc. Theo nghiên cứu, hiệu suất phản ứng Heck có thể được cải thiện đáng kể khi sử dụng xúc tác palladium gắn trên chất mang nano từ tính. Điều này không chỉ giúp tăng cường khả năng xúc tác mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc tách và thu hồi xúc tác sau phản ứng.

Xúc tác palladium nano từ tính được phát triển nhằm cải thiện hiệu quả của phản ứng Heck. Các hạt nano từ tính như CoFe2O4 được sử dụng làm chất mang cho palladium, giúp tăng diện tích bề mặt và khả năng xúc tác. Xúc tác này không chỉ dễ dàng tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách sử dụng nam châm mà còn có thể tái sử dụng nhiều lần mà không giảm đáng kể hoạt tính. Việc sử dụng xúc tác palladium cố định trên chất mang nano từ tính đã mở ra hướng đi mới cho các phản ứng hóa học, đặc biệt là trong điều kiện vi sóng, giúp rút ngắn thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi sử dụng xúc tác palladium nano, tốc độ phản ứng tăng lên đáng kể so với phương pháp gia nhiệt thông thường.

Vi sóng đã trở thành một công cụ hữu ích trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là trong phản ứng ghép đôi Heck. Sử dụng vi sóng không chỉ giúp gia nhiệt nhanh chóng mà còn đồng đều, từ đó rút ngắn thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, khi thực hiện phản ứng Heck dưới sự hỗ trợ của vi sóng, tốc độ phản ứng tăng lên đáng kể, với sản phẩm chính là trans-acetylstilbene. Việc áp dụng vi sóng trong phản ứng hóa học không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu sự hình thành sản phẩm phụ. Điều này mang lại lợi ích kinh tế và môi trường, đồng thời mở ra cơ hội nghiên cứu và phát triển các phương pháp tổng hợp mới trong hóa học.

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, các yếu tố như hàm lượng xúc tác, loại base, và nhóm thế có ảnh hưởng đáng kể đến độ chuyển hóa của phản ứng Heck. Thí nghiệm cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng có thể dẫn đến hiệu suất cao hơn trong việc tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Đặc biệt, việc sử dụng xúc tác palladium trên chất mang nano từ tính không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giúp dễ dàng thu hồi xúc tác sau phản ứng. Kết quả này mở ra triển vọng cho việc phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả hơn trong hóa học hữu cơ, đồng thời khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ nano trong nghiên cứu và ứng dụng hóa học.