Tổng Hợp và Nghiên Cứu Cấu Trúc Phức Chất Hỗn Hợp Kim Loại Chứa Ion Kim Loại Kiềm

• Tác giả: Lê Thị Y Trang
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Chiến Thắng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Cấu Trúc Phức Chất Hỗn Hợp Kim Loại Chứa Ion Kim Loại Kiềm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của aroyl(N,N-điankylthioure)
• 1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của aroyl(N,N-điankylthioure)
• 1.1.2. Khả năng tạo phức của aroyl(N,N-điankylthioure)
• 1.2. Phức chất trên cơ sở aroyl(N,N-điankylthioure)
• 1.2.1. Phức chất với benzoyl(N,N-điankylthioure)
• 1.2.2. Phức chất với pthaloylbis(N,N-điankylthioure)
• 1.2.3. Phức chất với aroylbis(N,N-điankylthioure) mới
• 2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Tổng hợp phối tử H2L
• 2.3. Tổng hợp phức chất
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.4.2. Phương pháp phổ khối lượng
• 2.4.3. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
• 2.4.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X trên đơn tinh thể
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu cấu trúc của phối tử
• 3.2. Nghiên cứu phức chất
• 3.2.1. Nghiên cứu cấu trúc của phức chất chứa Cu2+ và ion kim loại kiềm
• 3.2.2. Nghiên cứu cấu trúc của phức chất chứa Ni2+ và ion kim loại kiềm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Phức Chất Kim Loại Kiềm Mới Nhất

Trong những thập kỷ gần đây, hóa học phối trí đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực hóa học phối trí siêu phân tử. Lĩnh vực này tập trung vào các phức chất đa nhân, đa kim loại, sở hữu cấu trúc đa dạng và tính chất hóa lý đặc biệt. Một vấn đề quan trọng hiện nay là điều khiển quá trình tự lắp ráp giữa phối tử và ion kim loại để tạo ra các hệ đa nhân có cấu trúc và tính chất mong muốn. Nhiều phối tử hữu cơ đa chức, đa càng mới đã được phát triển, dựa trên các họ phối tử kinh điển như poly(β-đixeton), axit poly(cacboxylic), và poly(ancol). Nghiên cứu gần đây cho thấy lớp phối tử aroylbis(thioure) đáp ứng các yêu cầu này, tuy nhiên chưa được quan tâm đúng mức. Luận văn này tập trung vào việc tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc một số phức chất hỗn hợp kim loại chứa ion kim loại kiềm trên cơ sở phối tử 2,2'-[1,2-Phenylenbis(oxy)]điaxetoyl bis(N,N-đietylthioure).

1.1. Giới Thiệu Chung Về Phức Chất Hỗn Hợp Kim Loại Kiềm

Phức chất hỗn hợp kim loại kiềm là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn trong hóa học vô cơ. Chúng bao gồm hai hoặc nhiều ion kim loại khác nhau, trong đó có ít nhất một ion kim loại kiềm (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+), được liên kết với nhau thông qua một hoặc nhiều ligand. Sự kết hợp độc đáo này mang lại những tính chất và ứng dụng tiềm năng mới. Các ligand hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh cấu trúc và tính chất của phức chất.

1.2. Vai Trò Của Ion Kim Loại Kiềm Trong Cấu Trúc Phức Chất

Ion kim loại kiềm đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và ổn định cấu trúc phức chất. Kích thước ion lớn và điện tích dương thấp của chúng cho phép chúng tương tác với nhiều ligand khác nhau, tạo ra các cấu trúc đa dạng. Ion kim loại kiềm có thể đóng vai trò như các ion cầu nối, liên kết các đơn vị phức chất khác nhau lại với nhau, hoặc chúng có thể nằm trong các khoang rỗng của cấu trúc, ổn định cấu trúc tổng thể. Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của kích thước ion kim loại kiềm đến cấu trúc của phức chất.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Cấu Trúc Phức Chất Kim Loại Kiềm

Nghiên cứu cấu trúc phức chất kim loại kiềm gặp nhiều thách thức do tính chất đặc biệt của các ion kim loại kiềm. Ion kim loại kiềm có ái lực yếu với nhiều ligand, dẫn đến sự hình thành các phức chất kém bền. Việc tổng hợp và kết tinh các phức chất này đòi hỏi điều kiện nghiêm ngặt. Phân tích cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X có thể gặp khó khăn do sự nhiễu xạ yếu của các ion kim loại kiềm. Ngoài ra, sự có mặt của nhiều đồng phân cấu trúc có thể làm phức tạp quá trình xác định cấu trúc. Cần có các phương pháp mô hình hóa phân tử và tính toán lý thuyết để hỗ trợ việc giải thích cấu trúc.

2.1. Độ Bền Của Phức Chất Kim Loại Kiềm Yếu Tố Ảnh Hưởng

Độ bền của phức chất kim loại kiềm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm bản chất của ion kim loại kiềm, loại ligand được sử dụng, và môi trường dung môi. Các ion kim loại kiềm lớn hơn, như Rb+ và Cs+, thường tạo thành các phức chất bền hơn so với các ion nhỏ hơn, như Li+ và Na+. Các ligand có khả năng tạo liên kết chelate mạnh với ion kim loại kiềm cũng giúp tăng độ bền của phức chất. Dung môi có độ phân cực cao có thể cạnh tranh với ligand trong việc phối trí với ion kim loại kiềm, làm giảm độ bền của phức chất.

2.2. Khó Khăn Trong Phân Tích Cấu Trúc Tinh Thể Phức Chất

Phân tích cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X là một công cụ quan trọng để xác định cấu trúc của phức chất kim loại kiềm. Tuy nhiên, việc thu được các tinh thể chất lượng cao có thể là một thách thức. Các phức chất kim loại kiềm thường có xu hướng tạo thành các tinh thể nhỏ, kém chất lượng, hoặc không kết tinh được. Ngoài ra, sự nhiễu xạ yếu của các ion kim loại kiềm có thể làm giảm độ chính xác của kết quả phân tích cấu trúc.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Phức Chất Hỗn Hợp Kim Loại Kiềm

Việc tổng hợp phức chất hỗn hợp kim loại kiềm đòi hỏi sự lựa chọn cẩn thận các phối tử và điều kiện phản ứng. Các phối tử đa càng như crown ether, cryptand, và calixarene thường được sử dụng để tạo phức với ion kim loại kiềm. Phản ứng thường được thực hiện trong dung môi trơ, với sự kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ và thời gian phản ứng. Các phương pháp phổ học như phổ IR, phổ NMR, và phổ khối lượng được sử dụng để xác định thành phần và cấu trúc của sản phẩm. Phân tích cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc ba chiều của phức chất.

3.1. Lựa Chọn Ligand Phù Hợp Cho Phức Chất Kim Loại Kiềm

Việc lựa chọn ligand phù hợp là yếu tố then chốt trong việc tổng hợp phức chất kim loại kiềm. Các ligand phải có khả năng phối trí chọn lọc với ion kim loại kiềm mong muốn, đồng thời tạo ra các phức chất có độ bền cao. Các ligand phổ biến bao gồm crown ether, cryptand, calixarene, và các ligand hữu cơ khác có chứa các nhóm chức có khả năng liên kết với ion kim loại kiềm, như ether, amine, và carboxylate.

3.2. Điều Kiện Phản Ứng Tối Ưu Cho Tổng Hợp Phức Chất

Các điều kiện phản ứng, bao gồm dung môi, nhiệt độ, thời gian phản ứng, và tỷ lệ mol giữa các chất phản ứng, có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và độ chọn lọc của quá trình tổng hợp phức chất kim loại kiềm. Dung môi trơ, như THF hoặc acetonitrile, thường được sử dụng để tránh sự cạnh tranh phối trí với ion kim loại kiềm. Nhiệt độ phản ứng thường được kiểm soát để đảm bảo tốc độ phản ứng phù hợp và tránh sự phân hủy của sản phẩm. Tỷ lệ mol giữa ion kim loại kiềm và ligand cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất.

IV. Nghiên Cứu Cấu Trúc Phức Chất Chứa Cu2 và Ion Kim Loại Kiềm

Nghiên cứu này tập trung vào phức chất chứa ion Cu2+ và ion kim loại kiềm trên cơ sở phối tử 2,2'–[1,2–phenylenbis(oxy)]điaxetoylbis(N,N–đietylthioure) H2L. Việc lựa chọn ion kim loại kiềm với vai trò ion trung tâm cho phép nghiên cứu sự ảnh hưởng của kích thước khách đến cấu trúc của hệ phức chất chủ-khách thu được. Phổ IR, phổ khối lượng, và phổ NMR được sử dụng để xác định thành phần và cấu trúc của phức chất. Phân tích cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc ba chiều của phức chất.

4.1. Phân Tích Phổ IR Của Phức Chất Cu2 và Kim Loại Kiềm

Phổ IR cung cấp thông tin quan trọng về các nhóm chức có trong phức chất và sự thay đổi của chúng sau khi phối trí. Sự xuất hiện hoặc biến mất của các dải hấp thụ đặc trưng, cũng như sự dịch chuyển tần số của các dải này, có thể được sử dụng để xác định sự phối trí của ligand với ion kim loại. Ví dụ, sự dịch chuyển tần số của dải hấp thụ C=O có thể cho biết sự phối trí của nhóm carbonyl với ion kim loại.

4.2. Xác Định Cấu Trúc Bằng Phương Pháp Nhiễu Xạ Tia X

Nhiễu xạ tia X trên đơn tinh thể là phương pháp mạnh mẽ nhất để xác định cấu trúc ba chiều của phức chất. Phương pháp này cung cấp thông tin chi tiết về vị trí của các nguyên tử trong tinh thể, độ dài liên kết, góc liên kết, và các tương tác giữa các phân tử. Dữ liệu nhiễu xạ tia X được sử dụng để xây dựng mô hình cấu trúc của phức chất, cho phép xác định chính xác cấu trúc và sự sắp xếp của các ion kim loại và ligand.

V. Nghiên Cứu Cấu Trúc Phức Chất Chứa Ni2 và Ion Kim Loại Kiềm

Tương tự như phức chất Cu2+, nghiên cứu cũng được tiến hành trên phức chất chứa ion Ni2+ và ion kim loại kiềm với cùng phối tử H2L. Mục tiêu là so sánh ảnh hưởng của các ion kim loại khác nhau đến cấu trúc và tính chất của phức chất. Sự khác biệt về kích thước và điện tích của ion Cu2+ và ion Ni2+ có thể dẫn đến sự hình thành các cấu trúc khác nhau. Các phương pháp phổ học và phân tích cấu trúc tinh thể được sử dụng để so sánh và đối chiếu các kết quả.

5.1. So Sánh Cấu Trúc Phức Chất Ni2 và Cu2 với Kim Loại Kiềm

So sánh cấu trúc của phức chất Ni2+ và Cu2+ với cùng ion kim loại kiềm và ligand có thể tiết lộ những khác biệt quan trọng về sự phối trí và cấu trúc tổng thể. Sự khác biệt về kích thước và điện tích của ion Ni2+ và Cu2+ có thể ảnh hưởng đến số phối trí, hình học phối trí, và độ bền của phức chất. Ví dụ, ion Cu2+ thường có xu hướng tạo thành các phức chất có cấu trúc vuông phẳng hoặc tứ diện méo, trong khi ion Ni2+ có thể tạo thành các phức chất có cấu trúc bát diện hoặc tứ diện.

5.2. Ảnh Hưởng Của Kích Thước Ion Kim Loại Kiềm Đến Cấu Trúc

Kích thước của ion kim loại kiềm có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc của phức chất. Các ion kim loại kiềm lớn hơn, như Rb+ và Cs+, có thể tạo ra các khoang rỗng lớn hơn trong cấu trúc, cho phép chúng chứa các phân tử dung môi hoặc các ion khác. Sự thay đổi kích thước của ion kim loại kiềm có thể dẫn đến sự thay đổi cấu trúc tổng thể của phức chất, ảnh hưởng đến tính chất và ứng dụng của chúng.

VI. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Phức Chất Hỗn Hợp Kim Loại Kiềm

Phức chất hỗn hợp kim loại kiềm có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm xúc tác, cảm biến, y học, và vật liệu. Chúng có thể được sử dụng làm xúc tác trong các phản ứng hóa học, làm cảm biến để phát hiện các ion hoặc phân tử cụ thể, làm tác nhân trị liệu trong y học, và làm thành phần trong các vật liệu mới với các tính chất đặc biệt. Nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc và tính chất của phức chất này sẽ mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới.

6.1. Ứng Dụng Trong Xúc Tác và Cảm Biến Hóa Học

Phức chất kim loại kiềm có thể được sử dụng làm xúc tác trong nhiều phản ứng hóa học, bao gồm phản ứng trùng hợp, phản ứng cộng, và phản ứng oxy hóa khử. Khả năng điều chỉnh cấu trúc và tính chất của phức chất cho phép tối ưu hóa hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc của phản ứng. Ngoài ra, phức chất kim loại kiềm cũng có thể được sử dụng làm cảm biến để phát hiện các ion hoặc phân tử cụ thể trong dung dịch. Sự thay đổi cấu trúc hoặc tính chất của phức chất khi tương tác với chất phân tích có thể được phát hiện bằng các phương pháp phổ học hoặc điện hóa.

6.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Y Học và Vật Liệu Mới

Phức chất kim loại kiềm có tiềm năng ứng dụng trong y học như các tác nhân trị liệu hoặc các chất tương phản hình ảnh. Khả năng liên kết chọn lọc với các ion hoặc phân tử sinh học có thể được sử dụng để phát triển các loại thuốc nhắm mục tiêu hoặc các chất tương phản hình ảnh có độ nhạy cao. Ngoài ra, phức chất kim loại kiềm cũng có thể được sử dụng làm thành phần trong các vật liệu mới với các tính chất đặc biệt, như độ dẫn điện cao, tính chất quang học độc đáo, hoặc khả năng lưu trữ năng lượng.

Tổng quan nghiên cứu

Trong những thập niên gần đây, hóa học phối trí siêu phân tử đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là nghiên cứu các phức chất đa nhân, đa kim loại với cấu trúc và tính chất đặc biệt. Phức chất hỗn hợp kim loại chứa ion kim loại kiềm trên cơ sở phối tử aroylbis(thioure) là một lĩnh vực mới mẻ, thu hút sự quan tâm do khả năng tạo phức đa dạng và ứng dụng tiềm năng trong hóa học phối trí. Luận văn tập trung nghiên cứu tổng hợp và cấu trúc của một số phức chất hỗn hợp kim loại chứa ion kim loại kiềm (K+, Rb+, Cs+) phối trí với ion chuyển tiếp Cu2+ và Ni2+ trên cơ sở phối tử 2,2'-[1,2-Phenylenbis(oxy)]điaxetoylbis(N,N-đietylthioure) (ký hiệu H2L).

Mục tiêu nghiên cứu là làm rõ đặc điểm cấu trúc, cơ chế phối trí và ảnh hưởng của kích thước ion kim loại kiềm đến cấu trúc phức chất đa nhân. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2018-2019 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng hiểu biết về hóa học phối trí của lớp phối tử aroylbis(thioure) mới, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế các hệ phức chất chủ-khách đa kim loại với cấu trúc và tính chất điều chỉnh được.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Hóa học phối trí siêu phân tử: nghiên cứu sự tương tác giữa phối tử đa chức và ion kim loại để tạo thành phức chất đa nhân với cấu trúc vòng lớn, chủ-khách.
• Tính chất tautome hóa của aroyl(N,N-điankylthioure): sự chuyển vị proton giữa các dạng imin, ancol và thiol trong dung dịch ảnh hưởng đến khả năng phối trí.
• Mô hình phối trí tứ diện dẹt: ion kim loại chuyển tiếp Cu2+ và Ni2+ phối trí với bộ nguyên tử cho (S, O) của phối tử tạo thành phức chất có cấu trúc vuông phẳng.
• Ảnh hưởng kích thước ion kim loại kiềm: ion K+, Rb+, Cs+ đóng vai trò ion trung tâm trong lỗ trống phân tử, ảnh hưởng đến thành phần và cấu trúc vòng lớn của phức chất.

Các khái niệm chính bao gồm: phối tử aroylbis(thioure), phức chất đa nhân, phối trí chủ-khách, tautome hóa, và cấu trúc tinh thể đơn.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: phối tử H2L được tổng hợp từ N,N-đietylthioure và clorua axit phenylenbis(oxy)điaxetic trong THF khan. Phức chất được tổng hợp từ phối tử với muối Cu(II), Ni(II) và muối kim loại kiềm (KCl, RbCl, CsCl) trong metanol.
• Phương pháp phân tích:
  • Phổ hồng ngoại (IR) ghi trên máy IR Affinity-1S Shimadzu, xác định nhóm chức và sự thay đổi liên kết trong phối tử và phức chất.
  • Phổ khối lượng ESI trên máy LQT Orbitrap XL, xác định thành phần phân tử và các mảnh ion phức chất.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H và 13C NMR) trên máy AscendTM-500MHz, khảo sát cấu trúc trong dung dịch.
  • Nhiễu xạ tia X đơn tinh thể trên máy Bruker D8 Quest, xác định cấu trúc tinh thể phức chất.
• Cỡ mẫu: phối tử và phức chất được tổng hợp với lượng khoảng 0,1 mmol, đủ cho các phân tích phổ và tinh thể học.
• Phương pháp chọn mẫu: lựa chọn ion kim loại kiềm có kích thước khác nhau để khảo sát ảnh hưởng đến cấu trúc phức chất.
• Timeline nghiên cứu: tổng hợp phối tử và phức chất trong vòng 1-2 tháng, phân tích phổ và tinh thể học trong 3-4 tháng tiếp theo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp phối tử H2L với hiệu suất khoảng 70%: Phối tử được xác định bằng phổ khối lượng ESI– với m/z = 453,12, phù hợp công thức C22H30N4O4S2. Phổ IR cho thấy dải hấp thụ đặc trưng nhóm NH (3161 cm–1), C=O (1665 cm–1) và CHankyl (2983-2939 cm–1). Phổ 1H và 13C NMR xác nhận cấu trúc phối tử với các tín hiệu proton và cacbon đặc trưng.

2. Phức chất hỗn hợp Cu2+ - ion kim loại kiềm: Phổ IR cho thấy sự mất dải NH và dịch chuyển dải C=O từ 1664 cm–1 xuống khoảng 1500 cm–1, chứng tỏ sự tách proton và phối trí qua nhóm C=O và S. Phổ khối lượng ESI+ ghi nhận hai mảnh ion chính {M ⸦ [Cu2(L)2]}+ và {M ⸦ [Cu3(L)3]}+ với tỷ lệ phụ thuộc ion kim loại kiềm. Cấu trúc tinh thể cho thấy ion kim loại kiềm nằm trong lỗ trống phân tử phức chất vòng lớn, kích thước vòng lớn tăng theo kích thước ion (K+ và Rb+ tạo vòng chứa 2 ion Cu2+, Cs+ tạo vòng chứa 3 ion Cu2+).

3. Phức chất hỗn hợp Ni2+ - ion kim loại kiềm: Tương tự phức chất Cu2+, phổ IR và ESI+ cho thấy sự tách proton và phối trí qua nhóm C=O và S. Phổ ESI+ ghi nhận mảnh ion {M ⸦ [Ni2(L)2]}+ và {M ⸦ [Ni3(L)3]}+ với tỷ lệ thay đổi theo ion kim loại kiềm. Phổ NMR 1H và 13C cho thấy sự giảm độ linh động của khung phối tử khi tạo phức, đồng thời tồn tại cân bằng giữa các dạng cấu trúc khác nhau trong dung dịch.

4. Ảnh hưởng kích thước ion kim loại kiềm: Ion Cs+ kích thước lớn ưu tiên tạo phức chất vòng lớn chứa 3 ion kim loại chuyển tiếp, trong khi K+ và Rb+ tạo phức chất vòng nhỏ hơn chứa 2 ion kim loại. Sự khác biệt này được minh họa qua các độ dài liên kết và góc liên kết trong cấu trúc tinh thể, cũng như tỷ lệ mảnh ion trên phổ khối lượng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phối tử aroylbis(thioure) có khả năng tạo phức đa dạng với ion kim loại chuyển tiếp và ion kim loại kiềm, tạo thành hệ phức chất chủ-khách đa nhân với cấu trúc vòng lớn. Sự tách proton của nhóm imin NH và phối trí qua nguyên tử cho S, O là cơ chế chính tạo phức chất bền vững. Kích thước ion kim loại kiềm đóng vai trò khuôn mẫu, ảnh hưởng đến thành phần và cấu trúc vòng lớn, tương tự các nghiên cứu trước về hóa học phối trí siêu phân tử.

Phân tích phổ IR, ESI và NMR kết hợp với cấu trúc tinh thể đơn tinh thể cung cấp bằng chứng chặt chẽ về cấu trúc phức chất trong pha rắn và dung dịch. Việc tồn tại cân bằng giữa các dạng cấu trúc khác nhau trong dung dịch cho thấy tính linh hoạt và đa dạng của hệ phức chất, mở ra khả năng điều chỉnh tính chất vật liệu qua lựa chọn ion kim loại trung tâm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phổ IR so sánh phối tử và phức chất, biểu đồ tỷ lệ mảnh ion trên phổ ESI theo ion kim loại kiềm, và bảng tổng hợp các độ dài liên kết, góc liên kết trong cấu trúc tinh thể. Những biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng của ion kim loại kiềm đến cấu trúc phức chất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng nghiên cứu phối tử aroylbis(thioure) với các ion kim loại chuyển tiếp khác: Thực hiện tổng hợp và khảo sát cấu trúc phức chất với ion Fe3+, Co2+, Pd2+ để đánh giá tính đa dạng phối trí và tính chất vật liệu. Thời gian thực hiện 12 tháng, do nhóm nghiên cứu hóa vô cơ.

2. Nghiên cứu tính chất vật lý và ứng dụng của phức chất đa nhân: Đo tính dẫn điện, từ tính, quang học của phức chất để khai thác ứng dụng trong cảm biến, vật liệu từ tính. Thời gian 6-9 tháng, phối hợp với phòng thí nghiệm vật liệu.

3. Phát triển phương pháp tổng hợp phức chất quy mô lớn và ổn định: Tối ưu điều kiện phản ứng, dung môi, nhiệt độ để nâng cao hiệu suất và độ tinh khiết sản phẩm, phục vụ nghiên cứu ứng dụng. Thời gian 6 tháng, do nhóm tổng hợp hóa học.

4. Thiết kế phối tử mới dựa trên cấu trúc H2L để điều chỉnh tính chất phối trí: Thay thế nhóm aroyl hoặc nhóm dị vòng để tạo phối tử có khả năng phối trí chọn lọc hơn, tăng tính ổn định phức chất. Thời gian 12 tháng, do nhóm hóa hữu cơ phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa vô cơ và hóa phối trí: Nghiên cứu cơ chế phối trí, cấu trúc phức chất đa kim loại, phát triển phối tử mới.

2. Chuyên gia vật liệu chức năng: Khai thác tính chất vật lý của phức chất đa nhân cho ứng dụng trong cảm biến, vật liệu từ tính, quang học.

3. Giảng viên và sinh viên ngành hóa học: Tài liệu tham khảo về phương pháp tổng hợp phối tử, kỹ thuật phân tích phổ và tinh thể học.

4. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu hóa học: Nghiên cứu phát triển vật liệu mới dựa trên phức chất đa kim loại có tính chất đặc biệt.

Câu hỏi thường gặp

1. Phối tử aroylbis(thioure) có đặc điểm gì nổi bật?
   Phối tử này có khả năng tautome hóa giữa các dạng imin, ancol và thiol, chứa nhóm imin NH linh động và nguyên tử cho S, O, tạo điều kiện phối trí đa dạng với ion kim loại chuyển tiếp và kim loại kiềm.

2. Ion kim loại kiềm ảnh hưởng thế nào đến cấu trúc phức chất?
   Kích thước ion kim loại kiềm quyết định kích thước vòng lớn trong phức chất chủ-khách, ion lớn như Cs+ tạo vòng chứa 3 ion kim loại chuyển tiếp, ion nhỏ như K+ tạo vòng chứa 2 ion.

3. Phương pháp nào được sử dụng để xác định cấu trúc phức chất?
   Phương pháp chính là nhiễu xạ tia X đơn tinh thể, kết hợp phổ IR, phổ khối lượng ESI và phổ NMR để xác định cấu trúc trong pha rắn và dung dịch.

4. Tại sao phổ IR của phức chất mất dải NH?
   Do sự tách proton của nhóm imin NH trong quá trình tạo phức, dẫn đến mất dải hấp thụ đặc trưng của NH trên phổ IR.

5. Phức chất đa nhân có ứng dụng tiềm năng nào?
   Có thể ứng dụng trong vật liệu từ tính, cảm biến hóa học, vật liệu quang học nhờ cấu trúc đa kim loại và tính chất phối trí đặc biệt.

Kết luận

• Phối tử 2,2'-[1,2-Phenylenbis(oxy)]điaxetoylbis(N,N-đietylthioure) được tổng hợp thành công với hiệu suất khoảng 70%, cấu trúc được xác định rõ ràng qua phổ IR, ESI, NMR.
• Phức chất hỗn hợp kim loại chứa Cu2+ hoặc Ni2+ phối trí với ion kim loại kiềm tạo thành hệ phức chất chủ-khách đa nhân với cấu trúc vòng lớn đa dạng.
• Kích thước ion kim loại kiềm ảnh hưởng rõ rệt đến thành phần và cấu trúc phức chất, thể hiện qua tỷ lệ mảnh ion trên phổ ESI và cấu trúc tinh thể.
• Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển phối tử aroylbis(thioure) và phức chất đa kim loại có tính chất điều chỉnh được, phục vụ ứng dụng trong vật liệu chức năng.
• Đề xuất nghiên cứu mở rộng phối tử và ion kim loại, khảo sát tính chất vật lý và phát triển ứng dụng trong các lĩnh vực liên quan.

Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực hóa học phối trí và vật liệu chức năng, đồng thời là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về phức chất đa nhân chủ-khách.