Phản ứng hữu cơ trong dung môi cacbon dioxit siêu tới hạn

Khái niệm về lưu chất siêu tới hạn (supercritical fluid) Lưu chất siêu tới hạn được định nghĩa là trạng thái vật lý của một chất nào đó ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao hơn nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn. Thật ra định nghĩa ban đầu về lưu chất siêu tới hạn còn có thêm điều kiện áp suất phải nhỏ hơn giá trị có thể biến đổi chất đó sang trạng thái rắn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phản ứng hữu cơ trong dung môi cacbon dioxit siêu tới hạn Phản ứng hữu cơ trong dung môi cacbon dioxit siêu tới hạnI. Khái niệm về lưu chất siêu tới hạn (supercritical fluid)Lưu chất siêu tới hạn được định nghĩa là trạng thái vật lýcủa một chất nào đó ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao hơnnhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn. Thật ra định nghĩa banđầu về lưu chất siêu tới hạn còn có thêm điều kiện áp suấtphải nhỏ hơn giá trị có thể biến đổi chất đó sang trạng tháirắn. Tuy nhiên điều kiện này thường được bỏ qua do giá trịáp suất này vô cùng lớn và thực tế hầu như không gặpDưới đây là giản đồ pha của cacbon dioxit, điểm (304,1K,73,75 atm) là điểm tới hạn của cacbon dioxitII. Cái nhìn chung dưới góc độ hóa học xanhDung môi không độc hại, không gây cháy nổ và chi phíthấp hơn so với dung môi hữu cơ thông hường.Các khí hydro, oxy hay CO… tan tốt trong cacbon dioxitsiêu tới hạn, có nghĩa là các phản ứng hydro hóa, oxy hóahay cacbonyl hóa xảy ra nhanh hơn.Do có độ nhớt thấp và khả năng khuếch tán cao nên tốc độphản ứng sẽ tăng lênKhả năng chịu nén cao giúp có thể điều chỉnh được tỷ trọngdung môi, có nghĩa là điều chỉnh được các tính chất vật lýphụ thuộc vào tỷ trọng như hằng số điện môi hay độ nhớt,cũng có thể nói rằng việc điều chỉnh tính chất dung môi chỉcần thay đổi nhiệt độ và áp suất hỗn hợp nên có thể khôngchế phản ứng theo hướng mong muốnTrơ và bền với các tác nhân oxy hóaDễ dàng tách lấy sản phẩm do chỉ cần giảm áp suất haynhiệt độ thì cacbon dioxit lại trở về dạng khí. Điều này giúpdễ dàng tách lấy các xúc tác ra khỏi hệ thống phản ứng vàlàm tăng tuổi thọ xúc tácIII. Phản ứng hữu cơ trong cacbon dioxit siêu tới hạnCó thể thực hiện được nhiều phản ứng trong dung môi nàyvới một kết quả tốt hơn so với trong dung môi hữu cơ bìnhthường, cả việc dùng xúc tác đồng thể hay dị thểIV. Kỹ thuật tiến hành phản ứngHệ thống phản ứng với dung môi cacbon dioxit siêu tới hạnTrong hệ thống đơn giản này thì cacbon dioxit được dẫn từbình khí qua hệ thống nén rồi sau đó làm lạnh để đưa vàohệ thống phản ứng.Vào những năm đầu tiên của thế kỷ XXI, một kỹ thuật mớihơn đã được sử dụng để tiến hành các phản ứng xúc tác dịthể là hệ thống hai pha cacbon dioxit siêu tới hạn – dungmôi xanh khác (thường là nước hay chất lỏng ion). Chẳnghạn sơ đồ tiến hành phản ứng hydro hóa sauTrong phản ứng này tác chất và xúc tác được đưa vào trongpha hòa tan với cacbon dioxit siêu tới hạn còn chất phảnứng được đưa vào pha nước, sản phẩm tạo thành ngay lậptức được chiết ở pha nước và tách ra ngoài. Quy trình nàytiện lợi hơn rất nhiều vì không phải tốn thêm thời gian đểhóa hơi cacbon dioxit.