Tổng Hợp Và Nghiên Cứu Phức Chất Kim Loại Chuyển Tiếp Của Phối Tử Bazơ Schiff Có Chứa Nhân Antracen

• Tác giả: Phạm Thị Yến
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Hải
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa vô cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Phức Chất Kim Loại Chuyển Tiếp Từ Phối Tử Bazơ Schiff Chứa Nhân Antracen
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Hidrocacbon đa vòng thơm (PAH) và antracen
• 1.2. Phức chất với PAH và antracen
• 1.3. Phương pháp tổng hợp và đặc điểm cấu tạo
• 1.4. Phân loại và khả năng tạo phức của phối tử bazơ Schiff
• 1.5. Kim loại và khả năng tạo phức
• 1.5.1. Palađi và khả năng tạo phức
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Dụng cụ và hoá chất
• 2.2. Tổng hợp phối tử
• 2.2.1. Tổng hợp 1,2 Bis[(antracen-9-ylmetylen)amino]etan (BAAE1)
• 2.2.2. Tổng hợp 1,2 Bis[(antracen-9-ylmetyl)amino]etan (BAAE2)
• 2.3. Tổng hợp các tiền chất kim loại
• 2.3.1. Tổng hợp muối PdCl2(CH3CN)2
• 2.3.2. Tổng hợp muối PtCl2(DMSO)2
• 2.4. Tổng hợp phức của kim loại với phối tử
• 2.4.1. Tổng hợp phức với phối tử BAAE1
• 2.4.2. Tổng hợp phức với phối tử BAAE2
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.5.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ 1H - NMR
• 2.5.3. Phương pháp phổ khối ESI-MS
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tổng hợp và nghiên cứu phối tử
• 3.1.1. Tổng hợp phối tử
• 3.1.2. Nghiên cứu phối tử bằng phương pháp IR
• 3.1.3. Nghiên cứu phối tử bằng phương pháp 1H-NMR
• 3.2. Tổng hợp và nghiên cứu phức chất
• 3.2.1. Tổng hợp phức chất với phối tử BAAE1
• 3.2.2. Tổng hợp phức chất với phối tử BAAE2
• 3.2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp IR
• 3.2.4. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp 1H-NMR
• 3.2.5. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp ESI-MS
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Phức Chất Kim Loại Chuyển Tiếp Antracen

Phức chất kim loại chuyển tiếp ngày càng thu hút sự quan tâm của giới khoa học nhờ vào tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt, phức chất của kim loại chuyển tiếp với phối tử hữu cơ đa vòng thơm, có khả năng tạo hệ vòng lớn, mở ra hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn. Trong số đó, antracen và các dẫn xuất của nó nổi lên như những phối tử tiềm năng, hứa hẹn mang lại những tính chất độc đáo cho phức chất. Các PAH (hidrocacbon đa vòng thơm) đang được quan tâm nghiên cứu nhiều do chúng có khả năng phát huỳnh quang và hấp thụ mạnh ánh sáng trong vùng nhìn thấy. Antracen là một hidrocacbon đa vòng thơm (3 vòng benzen ngưng tụ) và là một hợp chất điển hình cho khả năng phát huỳnh quang. Vì vậy, antracen và các dẫn xuất của nó đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực vật liệu phát quang như nguyên liệu cho đèn laser, điot phát quang, thiết bị phát sáng. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và khảo sát đặc tính của phức chất kim loại chuyển tiếp chứa nhân antracen, mở đường cho các ứng dụng tiềm năng trong tương lai.

1.1. Giới thiệu về Hidrocacbon Đa Vòng Thơm PAH

Hidrocacbon đa vòng thơm (PAH) là hợp chất chứa hai hoặc nhiều vòng thơm liên kết với nhau. Chúng phổ biến và có nhiều dẫn xuất, hình thành từ quá trình phân hủy nhiệt và tái tổ hợp các phân tử hữu cơ. Naphtalen (2 vòng) và antracen (3 vòng) là những PAH đơn giản nhất. PAH ít tan trong nước và dung môi hữu cơ, nhưng độ tan tăng lên khi gắn thêm các nhóm thế hữu cơ. Hệ liên hợp  kéo dài làm PAH kém bền và dễ bị oxi hóa. Tuy nhiên, chúng có đặc tính quang lý đặc biệt như hấp thụ quang, phát huỳnh quang và khả năng oxi hóa. Một số PAH phát huỳnh quang mạnh, được dùng để xác định hàm lượng trong môi trường và mẫu sinh học. Cần lưu ý rằng một vài PAH gây ô nhiễm và độc hại. Mỗi PAH có quang phổ hấp thụ UV-Vis đặc trưng cho hệ liên hợp , với vị trí và cấu trúc dải hấp thụ phụ thuộc vào đặc điểm hệ liên hợp. Khi hệ liên hợp  mở rộng, các dải hấp thụ dịch chuyển về vùng bước sóng dài hơn.

1.2. Tổng quan về Antracen và Ứng Dụng Tiềm Năng

Antracen, một PAH với ba vòng benzen ngưng tụ, nổi bật với khả năng phát huỳnh quang. Hợp chất này không màu và ít tan trong dung môi hữu cơ, nhưng các dẫn xuất của nó có độ tan tốt hơn. Antracen phát huỳnh quang màu xanh (cực đại 400-500nm) khi được kích thích bằng tia cực tím. Nó là thành phần của nhựa than đá và được dùng để sản xuất thuốc nhuộm màu đỏ. Tương tự các PAH khác, antracen và dẫn xuất đóng vai trò quan trọng trong vật liệu phát quang, như nguyên liệu cho đèn laser, điốt phát quang và thiết bị phát sáng. Chúng còn được dùng làm cảm biến huỳnh quang để nghiên cứu tương tác protein-phối tử bằng quang phổ huỳnh quang. Antracen dễ bị dime hóa dưới tác dụng của tia cực tím và tham gia phản ứng Diels-Alder với oxi, làm cho nó không bền trong không khí và dễ bị oxi hóa. Do đó, cần tiến hành các phản ứng liên quan đến antracen trong điều kiện thiếu sáng và tránh chất oxi hóa để hạn chế dime hóa và oxi hóa.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Phức Chất Bazơ Schiff Antracen

Mặc dù tiềm năng ứng dụng rất lớn, việc nghiên cứu phức chất bazơ Schiff chứa nhân antracen vẫn còn gặp nhiều thách thức. Tính chất kém bền của antracen, đặc biệt là khả năng bị oxy hóa và dime hóa dưới tác dụng của ánh sáng và oxy, đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải có biện pháp bảo vệ và xử lý mẫu cẩn thận. Bên cạnh đó, việc tổng hợp các phối tử bazơ Schiff chứa antracen với độ tinh khiết cao cũng là một vấn đề nan giải. Ngoài ra, việc xác định cấu trúc và tính chất của phức chất, đặc biệt là các tính chất quang học và điện hóa, đòi hỏi các phương pháp phân tích hiện đại và phức tạp. Các nghiên cứu về hóa học phức chất của PAH hay cụ thể hơn là antracen chưa thực sự được quan tâm nhiều. Trong vài năm gần đây đã có một số nghiên cứu về sự ảnh hưởng của ion kim loại đến tính chất quang lý của PAH và khả năng tạo các hợp chất đại phân tử của PAH.

2.1. Khó khăn trong Tổng Hợp Phối Tử Bazơ Schiff Antracen

Tổng hợp phối tử bazơ Schiff chứa antracen đòi hỏi điều kiện phản ứng nghiêm ngặt để tránh các phản ứng phụ không mong muốn. Phản ứng ngưng tụ giữa amin và anđehit hoặc xeton có thể gặp khó khăn do sự cồng kềnh của nhân antracen, gây cản trở không gian và làm giảm hiệu suất phản ứng. Ngoài ra, việc lựa chọn dung môi và chất xúc tác phù hợp cũng rất quan trọng để đảm bảo phản ứng diễn ra thuận lợi và thu được sản phẩm với độ tinh khiết cao. Cần tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và nồng độ chất phản ứng để đạt được hiệu suất cao nhất.

2.2. Vấn Đề Ổn Định và Độ Bền của Phức Chất Antracen

Độ bền của phức chất kim loại chuyển tiếp chứa antracen là một yếu tố quan trọng cần được xem xét. Antracen dễ bị oxy hóa và dime hóa, điều này có thể ảnh hưởng đến tính chất và ứng dụng của phức chất. Do đó, cần có các biện pháp bảo vệ phức chất khỏi tác động của môi trường, chẳng hạn như sử dụng chất chống oxy hóa hoặc bảo quản phức chất trong điều kiện trơ. Ngoài ra, cần nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm đến độ bền của phức chất để có thể đưa ra các khuyến nghị về điều kiện bảo quản và sử dụng phù hợp.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Phức Chất Kim Loại Chuyển Tiếp Antracen

Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử bazơ Schiff chứa nhân antracen thông qua phản ứng phối hợp trực tiếp giữa muối kim loại và phối tử. Các kim loại chuyển tiếp được sử dụng bao gồm Cu, Ni, Co và Zn, do chúng có khả năng tạo phức tốt với các phối tử chứa nitơ và oxy. Phản ứng được thực hiện trong dung môi hữu cơ phù hợp, dưới điều kiện nhiệt độ và thời gian phản ứng được kiểm soát chặt chẽ. Sản phẩm phức chất được tinh chế bằng các phương pháp kết tinh lại hoặc sắc ký cột để loại bỏ các tạp chất. Các phương pháp phân tích như phổ UV-Vis, phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ khối lượng (Mass Spectrometry) được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của phức chất.

3.1. Quy Trình Tổng Hợp Phối Tử Bazơ Schiff Chứa Antracen

Phối tử bazơ Schiff được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ giữa 9-antraxanđehit và các điamin khác nhau, chẳng hạn như etylenđiamin hoặc o-phenylenđiamin. Phản ứng được thực hiện trong dung môi etanol hoặc metanol, có xúc tác axit hoặc bazơ. Sản phẩm phối tử được tinh chế bằng phương pháp kết tinh lại hoặc sắc ký cột. Cấu trúc của phối tử được xác định bằng các phương pháp phổ IR, NMR và Mass Spectrometry. Cần chú ý đến việc lựa chọn các nhóm thế phù hợp trên nhân antracen để điều chỉnh tính chất của phối tử và phức chất.

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

Các điều kiện phản ứng như dung môi, nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ mol giữa kim loại và phối tử ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và độ tinh khiết của phức chất. Dung môi phải có khả năng hòa tan cả muối kim loại và phối tử, đồng thời không phản ứng với chúng. Nhiệt độ phản ứng cần được kiểm soát để đảm bảo phản ứng diễn ra với tốc độ phù hợp và tránh các phản ứng phụ. Thời gian phản ứng cần đủ để phản ứng hoàn thành, nhưng không quá dài để tránh phân hủy sản phẩm. Tỷ lệ mol giữa kim loại và phối tử cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất.

IV. Đặc Trưng Cấu Trúc và Tính Chất Phức Chất Kim Loại Antracen

Cấu trúc của phức chất kim loại chuyển tiếp chứa antracen được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm, bao gồm phổ IR, NMR và XRD. Phổ IR cung cấp thông tin về các nhóm chức có trong phức chất và sự phối trí của phối tử với kim loại. Phổ NMR cung cấp thông tin về môi trường hóa học của các nguyên tử trong phức chất và sự tương tác giữa kim loại và phối tử. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) cung cấp thông tin về cấu trúc tinh thể của phức chất. Các tính chất của phức chất, bao gồm tính chất quang học, tính chất điện hóa và tính chất xúc tác, được nghiên cứu bằng các phương pháp phù hợp.

4.1. Phân Tích Phổ UV Vis và Tính Chất Quang Học

Phổ UV-Vis được sử dụng để nghiên cứu tính chất quang học của phức chất. Các dải hấp thụ trong phổ UV-Vis cung cấp thông tin về sự chuyển điện tử trong phức chất và sự tương tác giữa kim loại và phối tử. Hiệu suất lượng tử và tuổi thọ phát quang của phức chất được xác định bằng các phương pháp đo huỳnh quang. Các tính chất quang học của phức chất có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kim loại, phối tử hoặc các nhóm thế trên nhân antracen.

4.2. Nghiên Cứu Tính Chất Điện Hóa của Phức Chất

Tính chất điện hóa của phức chất được nghiên cứu bằng các phương pháp điện hóa chu kỳ và điện thế kế. Các thế oxy hóa khử của phức chất cung cấp thông tin về khả năng cho và nhận điện tử của phức chất. Tính chất điện hóa của phức chất có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kim loại, phối tử hoặc các nhóm thế trên nhân antracen. Các phức chất có tính chất điện hóa đặc biệt có thể được sử dụng trong các ứng dụng như cảm biến điện hóa và pin mặt trời.

V. Ứng Dụng Tiềm Năng của Phức Chất Kim Loại Chuyển Tiếp Antracen

Phức chất kim loại chuyển tiếp chứa antracen có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm vật liệu phát quang, cảm biến, xúc tác và y học. Tính chất phát quang của phức chất có thể được sử dụng trong các thiết bị phát sáng, màn hình và cảm biến huỳnh quang. Tính chất xúc tác của phức chất có thể được sử dụng trong các phản ứng hữu cơ và phản ứng polyme hóa. Tính chất sinh học của phức chất có thể được sử dụng trong các ứng dụng y học, chẳng hạn như thuốc chống ung thư và thuốc kháng khuẩn.

5.1. Ứng Dụng trong Vật Liệu Phát Quang và Cảm Biến

Phức chất kim loại chuyển tiếp chứa antracen có thể được sử dụng làm vật liệu phát quang trong các thiết bị phát sáng hữu cơ (OLED), đèn LED và màn hình. Tính chất phát quang của phức chất có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kim loại, phối tử hoặc các nhóm thế trên nhân antracen. Các phức chất có hiệu suất lượng tử cao và tuổi thọ phát quang dài là những ứng cử viên tiềm năng cho các ứng dụng này. Ngoài ra, phức chất có thể được sử dụng làm cảm biến huỳnh quang để phát hiện các chất phân tích khác nhau, chẳng hạn như ion kim loại, phân tử hữu cơ và protein.

5.2. Tiềm Năng trong Xúc Tác Hóa Học và Y Học

Phức chất kim loại chuyển tiếp chứa antracen có thể được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ, chẳng hạn như phản ứng ghép cặp, phản ứng oxy hóa và phản ứng khử. Tính chất xúc tác của phức chất có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi kim loại, phối tử hoặc các nhóm thế trên nhân antracen. Các phức chất có tính chọn lọc cao và hoạt tính xúc tác cao là những ứng cử viên tiềm năng cho các ứng dụng này. Ngoài ra, phức chất có thể có hoạt tính sinh học và được sử dụng trong các ứng dụng y học, chẳng hạn như thuốc chống ung thư, thuốc kháng khuẩn và thuốc chống viêm.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Phức Chất Antracen

Nghiên cứu về phức chất kim loại chuyển tiếp chứa antracen vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Trong tương lai, cần tập trung vào việc tổng hợp các phức chất mới với cấu trúc và tính chất độc đáo, nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phản ứng và mối quan hệ cấu trúc-tính chất, và phát triển các ứng dụng thực tế của phức chất trong các lĩnh vực khác nhau. Sự kết hợp giữa các phương pháp tổng hợp, phân tích và mô phỏng sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về phức chất và khai thác tối đa tiềm năng của chúng.

6.1. Tối Ưu Hóa Cấu Trúc Phối Tử và Kim Loại Trung Tâm

Việc tối ưu hóa cấu trúc của phối tử bazơ Schiff và kim loại trung tâm là rất quan trọng để điều chỉnh tính chất của phức chất. Các nhóm thế trên nhân antracen có thể được sử dụng để điều chỉnh tính chất điện tử và không gian của phối tử, ảnh hưởng đến khả năng phối trí với kim loại và tính chất của phức chất. Việc lựa chọn kim loại trung tâm phù hợp cũng rất quan trọng để đạt được các tính chất mong muốn, chẳng hạn như tính chất quang học, tính chất điện hóa và tính chất xúc tác.

6.2. Nghiên Cứu Cơ Chế Phản Ứng và Ứng Dụng Thực Tế

Nghiên cứu cơ chế phản ứng của phức chất là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của chúng và phát triển các ứng dụng thực tế. Các phương pháp động học và tính toán có thể được sử dụng để nghiên cứu cơ chế phản ứng và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ và tính chọn lọc của phản ứng. Việc phát triển các ứng dụng thực tế của phức chất đòi hỏi sự hợp tác giữa các nhà hóa học, vật lý và kỹ sư để giải quyết các thách thức kỹ thuật và thương mại.

Tổng quan nghiên cứu

Hidrocacbon đa vòng thơm (PAH) là nhóm hợp chất hữu cơ chứa nhiều vòng benzen ngưng tụ, trong đó antracen là một PAH điển hình với ba vòng benzen liên kết. PAH có khả năng hấp thụ và phát huỳnh quang mạnh trong vùng ánh sáng nhìn thấy, đóng vai trò quan trọng trong vật liệu phát quang như đèn laser, điốt phát quang và các thiết bị phát sáng. Tuy nhiên, các PAH như antracen có tính kém bền do dễ bị oxi hóa và đime hóa dưới tác động của ánh sáng và không khí, gây khó khăn trong bảo quản và nghiên cứu.

Phối tử bazơ Schiff, với nhóm chức azometin (-CH=N-), là loại phối tử đa năng có khả năng tạo phức bền với các kim loại chuyển tiếp nhờ các tâm phối trí như N, O, S, P. Sự kết hợp giữa phối tử bazơ Schiff chứa nhân antracen và các ion kim loại chuyển tiếp như Pd(II) và Pt(II) hứa hẹn tạo ra các phức chất có cấu trúc đa dạng và tính chất quang học đặc biệt. Mục tiêu nghiên cứu là tổng hợp và khảo sát cấu trúc các phức chất kim loại chuyển tiếp của phối tử bazơ Schiff chứa nhân antracen, nhằm mở rộng hiểu biết về tính chất hóa học và ứng dụng tiềm năng của các phức chất này.

Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn năm 2013-2014 tại Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, tập trung vào phối tử bazơ Schiff 1,2-bis[(antracen-9-ylmetylen)amino]etan (BAAE1) và phối tử khử hóa tương ứng (BAAE2), cùng các phức chất của chúng với Pd(II) và Pt(II). Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển lĩnh vực hóa học phối trí và vật liệu phát quang dựa trên PAH, đồng thời cung cấp dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho các ứng dụng trong y học và công nghiệp vật liệu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết hóa học phối trí và lý thuyết quang học của hợp chất hữu cơ đa vòng thơm. Bazơ Schiff là hợp chất chứa nhóm azometin (-CH=N-) được tổng hợp từ phản ứng ngưng tụ giữa amin và anđehit, có khả năng tạo phức với kim loại chuyển tiếp nhờ các tâm phối trí nitơ. Phối tử bazơ Schiff có thể tồn tại dưới dạng đồng phân cis và trans, ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất phức chất.

Kim loại chuyển tiếp Pd(II) và Pt(II) thuộc nhóm 10, có cấu hình điện tử đặc trưng và khả năng tạo phức vuông phẳng bền vững với phối tử bazơ Schiff. Pd(II) có tính axit mềm, ưu tiên tạo phức với các phối tử chứa nitơ và lưu huỳnh, trong khi Pt(II) nổi bật với các phức chất có hoạt tính sinh học và tính chất phát quang cao. Các phức chất này có thể ứng dụng trong y học (thuốc chống ung thư) và vật liệu phát quang.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Hidrocacbon đa vòng thơm (PAH) và tính chất quang học
• Bazơ Schiff và cấu trúc azometin
• Tính chất hóa học và cấu trúc phức chất của Pd(II) và Pt(II)
• Phương pháp tổng hợp và đặc điểm cấu trúc phức chất kim loại chuyển tiếp

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu phối tử bazơ Schiff (BAAE1, BAAE2) và phức chất kim loại Pd(II), Pt(II) được tổng hợp trong phòng thí nghiệm tại Đại học Khoa học Tự nhiên. Cỡ mẫu phối tử khoảng 0,4 g, phức chất thu được từ phản ứng phối tử với muối kim loại trong dung môi hữu cơ (toluene, dichloromethane) với tỉ lệ mol kim loại: phối tử khoảng 1,5:1.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) để xác định nhóm chức và liên kết C=N trong phối tử, cũng như sự thay đổi khi tạo phức.
• Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) để khảo sát cấu trúc phân tử, vị trí proton đặc trưng và sự thay đổi hóa học khi tạo phức.
• Phổ khối lượng ion hóa phun điện tử (ESI-MS) để xác định khối lượng phân tử và cấu trúc ion phức chất.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện tối để tránh oxi hóa và đime hóa antracen, với thời gian phản ứng từ 2 đến 5 giờ tùy từng bước tổng hợp. Phương pháp chọn mẫu là lấy toàn bộ sản phẩm kết tủa sau phản ứng, đảm bảo tính đại diện cho phân tích cấu trúc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp phối tử bazơ Schiff BAAE1 và BAAE2
   Phối tử BAAE1 được tổng hợp với hiệu suất 86% qua phản ứng ngưng tụ antracen-9-cacbanđehit và etylenđiamin. Phối tử BAAE2 thu được bằng cách khử hóa BAAE1 với NaBH4, hiệu suất 80,5%. Phổ IR cho thấy BAAE1 có dải hấp thụ đặc trưng của liên kết C=N ở 1636 cm⁻¹, trong khi BAAE2 không có dải này mà xuất hiện dải C-N ở 1100 cm⁻¹, chứng tỏ sự khử hoàn toàn liên kết C=N.

2. Tổng hợp phức chất Pd(BAAE1) và Pt(BAAE1)
   Phức chất Pd(BAAE1) được tổng hợp với hiệu suất 74%, Pt(BAAE1) với hiệu suất 68%. Phổ IR của phức chất cho thấy sự dịch chuyển dải C=N về vùng số sóng thấp hơn, minh chứng cho sự phối trí của nhóm azometin với ion kim loại. Phổ 1H-NMR thể hiện sự thay đổi hóa học của proton liên kết C=N, xác nhận cấu trúc phức chất vuông phẳng.

3. Tổng hợp phức chất Pd(BAAE2) và Pt(BAAE2)
   Phức chất Pd(BAAE2) và Pt(BAAE2) được tổng hợp với hiệu suất lần lượt 78% và 75%. Kết tủa màu vàng nhạt được thu nhận sau khi thêm n-hexan làm giảm độ tan. Phổ IR và 1H-NMR cho thấy sự phối trí của nhóm amin khử hóa với ion kim loại, tạo phức chất ổn định. So với phức chất BAAE1, phức chất BAAE2 có sự khác biệt về dải hấp thụ và tín hiệu proton, phản ánh sự thay đổi cấu trúc phối tử.

4. Phổ khối ESI-MS
   Phổ khối lượng xác nhận khối lượng phân tử của các phức chất, với các ion đặc trưng như [Pd+BAAE1]+, chứng minh sự tạo thành phức chất bền vững. Các pic đồng vị phù hợp với cấu trúc giả định, hỗ trợ kết quả phổ IR và NMR.

Thảo luận kết quả

Sự thành công trong tổng hợp phối tử bazơ Schiff chứa nhân antracen và phức chất kim loại chuyển tiếp cho thấy khả năng tạo phức bền vững của phối tử với Pd(II) và Pt(II). Việc dịch chuyển dải hấp thụ C=N trong phổ IR và thay đổi tín hiệu proton trong phổ 1H-NMR minh chứng cho sự phối trí trực tiếp của nhóm azometin với ion kim loại, tạo nên cấu trúc phức chất vuông phẳng đặc trưng.

Hiệu suất tổng hợp cao (trên 68%) phản ánh tính khả thi của phương pháp tổng hợp trong điều kiện tối, hạn chế oxi hóa antracen. So sánh với các nghiên cứu trước đây về phức chất PAH với kim loại chuyển tiếp, kết quả này phù hợp với xu hướng tạo phức bền và có tính chất quang học nổi bật.

Phổ khối ESI-MS cung cấp bằng chứng chắc chắn về cấu trúc phân tử phức chất, đồng thời cho phép phân tích các ion mảnh và đồng vị, giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tạo phức và sự ổn định của phức chất trong dung môi.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phổ IR, phổ 1H-NMR và phổ khối lượng, cùng bảng tổng hợp các dải hấp thụ và tín hiệu proton đặc trưng, giúp minh họa rõ ràng sự thay đổi cấu trúc phối tử khi tạo phức.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng nghiên cứu các phối tử bazơ Schiff chứa PAH khác
   Tiến hành tổng hợp và khảo sát phối tử bazơ Schiff dựa trên các PAH khác như pyren, phenantren để so sánh tính chất hóa học và quang học, nhằm phát triển vật liệu phát quang đa dạng hơn. Thời gian thực hiện dự kiến 1-2 năm, do nhóm nghiên cứu hóa vô cơ và vật liệu.

2. Nghiên cứu tính chất quang học và ứng dụng vật liệu
   Khảo sát phổ huỳnh quang, hiệu suất lượng tử và khả năng phát xạ của các phức chất đã tổng hợp, hướng tới ứng dụng trong thiết bị OLED và cảm biến quang học. Thời gian 1 năm, phối hợp với phòng thí nghiệm vật liệu quang học.

3. Phát triển phức chất có hoạt tính sinh học
   Thử nghiệm hoạt tính kháng ung thư và kháng khuẩn của phức chất Pt(II) và Pd(II) chứa phối tử bazơ Schiff, nhằm tìm kiếm thuốc chống ung thư mới với độc tính thấp hơn cisplatin. Thời gian 2-3 năm, phối hợp với trung tâm nghiên cứu dược học.

4. Cải tiến quy trình tổng hợp và tăng hiệu suất
   Tối ưu hóa điều kiện phản ứng tổng hợp phức chất, giảm thời gian và tăng hiệu suất, đồng thời nghiên cứu khả năng tổng hợp quy mô lớn phục vụ ứng dụng công nghiệp. Thời gian 1 năm, do nhóm nghiên cứu hóa vô cơ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa vô cơ và hóa phối trí
   Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm về tổng hợp và cấu trúc phức chất bazơ Schiff chứa PAH, hỗ trợ nghiên cứu phát triển phối tử mới và phức chất kim loại chuyển tiếp.

2. Chuyên gia vật liệu phát quang
   Thông tin về tính chất quang học của phức chất chứa antracen giúp phát triển vật liệu phát sáng hiệu năng cao cho thiết bị OLED, đèn laser và cảm biến quang học.

3. Nhà nghiên cứu dược học và y sinh
   Dữ liệu về phức chất Pt(II) và Pd(II) có thể ứng dụng trong nghiên cứu thuốc chống ung thư mới, giảm tác dụng phụ so với thuốc hiện hành.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành hóa học
   Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp tổng hợp phối tử bazơ Schiff, kỹ thuật phân tích phổ IR, NMR, ESI-MS và cách trình bày kết quả nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Phối tử bazơ Schiff là gì và tại sao chọn phối tử chứa antracen?
   Bazơ Schiff là hợp chất chứa nhóm azometin (-CH=N-) có khả năng tạo phức với kim loại chuyển tiếp. Antracen là PAH có tính chất quang học nổi bật, phối tử chứa antracen giúp phức chất có tính chất phát quang đặc biệt, ứng dụng trong vật liệu quang học.

2. Tại sao phải tiến hành tổng hợp trong điều kiện tối?
   Antracen dễ bị oxi hóa và đime hóa dưới ánh sáng, gây biến đổi cấu trúc và giảm hiệu suất tổng hợp. Điều kiện tối giúp bảo vệ vòng antracen, đảm bảo tính ổn định của phối tử và phức chất.

3. Phương pháp phổ nào được sử dụng để xác định cấu trúc phức chất?
   Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) xác định nhóm chức, phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) khảo sát cấu trúc phân tử, phổ khối lượng ion hóa phun điện tử (ESI-MS) xác định khối lượng và cấu trúc ion phức chất.

4. Hiệu suất tổng hợp phức chất đạt được là bao nhiêu?
   Hiệu suất tổng hợp phức chất Pd(BAAE1) đạt khoảng 74%, Pt(BAAE1) khoảng 68%, Pd(BAAE2) khoảng 78%, Pt(BAAE2) khoảng 75%, phản ánh quy trình tổng hợp hiệu quả và ổn định.

5. Phức chất kim loại chuyển tiếp này có ứng dụng gì trong thực tế?
   Phức chất có thể ứng dụng trong vật liệu phát quang như OLED, đèn laser, cảm biến quang học, và nghiên cứu thuốc chống ung thư với khả năng giảm độc tính so với thuốc hiện có như cisplatin.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công phối tử bazơ Schiff chứa nhân antracen (BAAE1) và phối tử khử hóa (BAAE2) với hiệu suất lần lượt 86% và 80,5%.
• Tổng hợp phức chất kim loại chuyển tiếp Pd(II) và Pt(II) với phối tử BAAE1 và BAAE2 đạt hiệu suất cao (68-78%), tạo phức chất vuông phẳng bền vững.
• Phân tích cấu trúc bằng phổ IR, 1H-NMR và ESI-MS xác nhận sự phối trí của nhóm azometin và amin với ion kim loại, đồng thời minh chứng cấu trúc phức chất.
• Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển vật liệu phát quang và thuốc chống ung thư dựa trên phức chất bazơ Schiff chứa PAH.
• Đề xuất nghiên cứu tiếp theo bao gồm mở rộng phối tử PAH khác, khảo sát tính chất quang học, hoạt tính sinh học và tối ưu quy trình tổng hợp.

Luận văn là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà nghiên cứu hóa học phối trí, vật liệu phát quang và dược học. Để tiếp tục phát triển, nhóm nghiên cứu khuyến khích hợp tác đa ngành và ứng dụng kết quả vào thực tiễn công nghiệp và y tế.