Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hệ phức nhóm 13 diyl và 14 ylidone bằng hóa lượng tử

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC KÍ HIỆU CÁC HỢP CHẤT HÓA HỌC

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. PHỐI TỬ NHÓM 13 DIYL

1.1.1. Cấu trúc và tính chất của Cp* trong nhóm 13 diyl

1.1.2. Phức kim loại chuyển tiếp với nhóm 13 diyl

1.1.2.1. Giới thiệu về phức kim loại chuyển tiếp với nhóm 13 diyl

1.1.2.2. Tính chất của phức kim loại chuyển tiếp với nhóm 13 diyl

1.1.2.3. Các phản ứng tổng hợp phức kim loại chuyển tiếp với nhóm 13 diyl

1.1.2.4. Một số ứng dụng của phức kim loại chuyển tiếp với nhóm 13 diyl

1.2. PHỐI TỬ TETRYLENE

1.2.1. Tính toán lý thuyết của phức kim loại chuyển tiếp với NHC

1.2.2. Ứng dụng của phức kim loại với phối tử NHC

1.2.3. Một số phản ứng tổng hợp phức NHC

1.3. PHỐI TỬ YLIDONE

1.3.1. Tính chất của ylidone

1.3.2. Các phản ứng tổng hợp kim loại với phối tử ylidone

1.3.3. Một số ứng dụng của ylidone

1.4. GIỚI THIỆU VỀ SARS-CoV-2

1.5. GIỚI THIỆU VỀ THUỐC RIBAVIRIN

1.6. GIỚI THIỆU VỀ THUỐC REMDESIVIR (GS-5734)

1.7. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.7.1. Phương trình Schrödinger

1.7.2. Gần đúng Hartree – Fock

1.7.3. Phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ

1.7.4. Hiệu ứng thế năng lõi (ECPs)

1.7.5. Bộ hàm cơ sở

1.7.6. Tối ưu hóa hình học và năng lượng phân ly liên kết

1.7.6.1. Tối ưu hóa hình học

1.7.6.2. Năng lượng phân ly liên kết khi xét (DFT‒D3) và không xét tới tương tác phân tán (De)

1.7.7. Orbital liên kết tự nhiên

1.7.8. Điện tích riêng phần

1.7.9. Phân tích orbital liên kết tự nhiên

1.7.10. Năng lượng orbital HOMO, LUMO

1.7.11. Phương pháp phân tách các hợp phần năng lượng gồm năng lượng phân hủy kết hợp với sự dịch chuyển điện tích trong orbital liên kết hóa trị

1.7.12. Tổng quan về docking phân tử

1.7.12.1. Giới thiệu chung

1.7.12.2. Ứng dụng của docking phân tử

1.7.12.3. Phân loại docking

2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.2.1. Hệ phức AlH2+ với {X(PPh3)2}

2.2.2. Hệ phức NHX với AgCl

2.2.3. Hệ phức Ni(CO)2 với NHXMe và X(PH3)2

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Các phần mềm sử dụng trong nghiên cứu

2.3.2. Tối ưu hóa hình học

2.3.3. Năng lượng phân ly liên kết khi xét (DFT‒D3) và không xét tới tương tác phân tán (De)

2.3.4. Orbital liên kết tự nhiên

2.3.5. Phương pháp phân tách các hợp phần năng lượng gồm năng lượng phân hủy kết hợp với sự dịch chuyển điện tích trong orbital liên kết hóa trị

2.3.6. Sơ đồ tổng quan nghiên cứu cấu trúc và tính chất của phức

2.3.7. Phương pháp mô phỏng lắp ghép phân tử. Lựa chọn và chuẩn bị cấu trúc mục tiêu tác động

2.3.8. Chuẩn bị cấu trúc phân tử hợp chất. Mô phỏng lắp ghép lại (Re-docking)

2.3.9. Docking phân tử vào mục tiêu tác động. Phân tích kết quả docking

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. TÍNH TOÁN HÓA LƯỢNG TỬ VỀ CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA CÁC HỆ PHỨC

3.1.1. Cấu trúc và tính chất của hệ phức chứa phối tử nhóm 13 diyl (YCp*)

3.1.2. Cấu trúc của hệ phức M-Y

3.1.3. Năng lượng phân ly liên kết của hệ phức M-Y

3.1.4. Phân tích liên kết của hệ phức M-Y

3.1.5. Cấu trúc và tính chất của hệ phức chứa phối tử ylidone

3.1.5.1. Phức của hợp chất M(CO)5 với phối tử X(YCp*)2

3.1.5.2. Phức của AlH2+ với phối tử ylidone

3.1.6. Cấu trúc và tính chất của hệ phức chứa phối tử tetrylene

3.1.6.1. Giới thiệu phức AgCl với phối tử tetrylene

3.1.6.2. Cấu trúc của phức AgCl với tetrylene

3.1.6.3. Năng lượng phân ly liên kết của phức AgCl với tetrylene

3.1.6.4. Phân tích liên kết của phức AgCl với tetrylene

3.1.7. So sánh cấu trúc và tính chất giữa phức ylidone và tetrylene

3.1.7.1. Cấu trúc hình học tối ưu

3.1.7.2. Năng lượng phân ly liên kết

3.1.7.3. Phân tích trạng thái liên kết

3.2. TÍNH TOÁN DOCKING DỰA TRÊN NỀN TẢNG TƯƠNG TÁC CƠ HỌC PHÂN TỬ

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Cấu trúc diyl

Nghiên cứu tập trung vào cấu trúc diyl của các hệ phức nhóm 13, đặc biệt là các phức kim loại chuyển tiếp với phối tử Cp*. Cấu trúc diyl được phân tích thông qua các phương pháp hóa lượng tử, bao gồm tối ưu hóa hình học và phân tích liên kết. Các kết quả cho thấy sự ổn định của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố Y (B đến Tl) và vòng Cp*. Độ dài liên kết và góc liên kết được tính toán chi tiết, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các nguyên tố nhóm 13.

1.1. Phân tích cấu trúc

Phân tích cấu trúc diyl cho thấy các phức kim loại chuyển tiếp với phối tử Cp* có cấu trúc hình học đặc trưng. Các phức Fe-Y, Pd-Y và Pt-Y được tối ưu hóa ở mức lý thuyết BP86/def2-SVP, cho thấy độ dài liên kết M-Y dao động từ 1.8 Å đến 2.5 Å. Góc liên kết MYA (A là trung điểm của vòng Cp*) cũng được xác định, phản ánh sự ổn định của các phức này.

1.2. Tính chất liên kết

Tính chất liên kết của các phức diyl được phân tích thông qua phương pháp NBO và EDA-NOCV. Kết quả cho thấy sự tương tác σ và π giữa nguyên tố Y và vòng Cp* đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc. Năng lượng phân ly liên kết (De) được tính toán, cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các nguyên tố nhóm 13.

II. Tính chất diyl

Tính chất diyl của các hệ phức nhóm 13 được nghiên cứu thông qua các phương pháp hóa lượng tử, bao gồm phân tích năng lượng orbital HOMO-LUMO và phân tích mật độ điện tích. Các kết quả cho thấy sự ổn định điện tử của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố Y và vòng Cp*. Năng lượng orbital HOMO và LUMO được tính toán, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các nguyên tố nhóm 13.

2.1. Phân tích năng lượng orbital

Phân tích năng lượng orbital HOMO và LUMO của các phức diyl cho thấy sự ổn định điện tử của các phức này. Năng lượng HOMO dao động từ -5.0 eV đến -7.0 eV, trong khi năng lượng LUMO dao động từ -1.0 eV đến -3.0 eV. Sự khác biệt này phản ánh khả năng phản ứng của các phức với các tác nhân hóa học khác.

2.2. Phân tích mật độ điện tích

Phân tích mật độ điện tích của các phức diyl cho thấy sự phân bố điện tích trên nguyên tố Y và vòng Cp*. Kết quả cho thấy sự tích điện âm trên nguyên tố Y và tích điện dương trên vòng Cp*, phản ánh sự tương tác cho-nhận giữa các nguyên tố này.

III. Hệ phức nhóm 13 và 14

Nghiên cứu tập trung vào hệ phức nhóm 13 và hệ phức nhóm 14, đặc biệt là các phức kim loại chuyển tiếp với phối tử ylidone. Hệ phức nhóm 13 được phân tích thông qua các phương pháp hóa lượng tử, bao gồm tối ưu hóa hình học và phân tích liên kết. Hệ phức nhóm 14 được nghiên cứu thông qua các phương pháp tương tự, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các nguyên tố nhóm 13 và 14.

3.1. Phức nhóm 13

Các phức nhóm 13 được phân tích thông qua phương pháp DFT, cho thấy sự ổn định của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố Y và vòng Cp*. Độ dài liên kết và góc liên kết được tính toán chi tiết, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các nguyên tố nhóm 13.

3.2. Phức nhóm 14

Các phức nhóm 14 được nghiên cứu thông qua các phương pháp tương tự, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các nguyên tố nhóm 13 và 14. Năng lượng phân ly liên kết (De) được tính toán, cho thấy sự ổn định của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố X và phối tử ylidone.

IV. Ylidone và tính chất hóa học

Nghiên cứu tập trung vào ylidone và tính chất hóa học của các hệ phức nhóm 14. Ylidone được phân tích thông qua các phương pháp hóa lượng tử, bao gồm tối ưu hóa hình học và phân tích liên kết. Các kết quả cho thấy sự ổn định của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố X và phối tử ylidone. Năng lượng phân ly liên kết (De) được tính toán, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các nguyên tố nhóm 14.

4.1. Phân tích cấu trúc ylidone

Phân tích cấu trúc ylidone cho thấy các phức kim loại chuyển tiếp với phối tử ylidone có cấu trúc hình học đặc trưng. Các phức M-XY (M là Mo, W; X là C đến Pb; Y là B đến Tl) được tối ưu hóa ở mức lý thuyết BP86/def2-SVP, cho thấy độ dài liên kết M-X dao động từ 1.8 Å đến 2.5 Å.

4.2. Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của các phức ylidone được phân tích thông qua phương pháp NBO và EDA-NOCV. Kết quả cho thấy sự tương tác σ và π giữa nguyên tố X và phối tử ylidone đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc. Năng lượng phân ly liên kết (De) được tính toán, cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các nguyên tố nhóm 14.

V. Mô hình hóa lượng tử và tính toán hóa học

Nghiên cứu sử dụng mô hình hóa lượng tử và tính toán hóa học để phân tích cấu trúc và tính chất của các hệ phức nhóm 13 và 14. Các phương pháp DFT và NBO được sử dụng để tối ưu hóa hình học và phân tích liên kết. Các kết quả cho thấy sự ổn định của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố Y và vòng Cp*.

5.1. Phương pháp DFT

Phương pháp DFT được sử dụng để tối ưu hóa hình học và tính toán năng lượng phân ly liên kết của các phức nhóm 13 và 14. Kết quả cho thấy sự ổn định của các phức này phụ thuộc vào sự tương tác giữa nguyên tố Y và vòng Cp*.

5.2. Phương pháp NBO

Phương pháp NBO được sử dụng để phân tích liên kết và mật độ điện tích của các phức nhóm 13 và 14. Kết quả cho thấy sự tương tác σ và π giữa nguyên tố Y và vòng Cp* đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của hệ phức nhóm 13 diyl và 14 ylidone thông qua tính toán hóa lượng tử