kl do thi ngoc truc

Các bazơ Schiff có thể tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa và chuyển hóa hóc học khác nhau tạo ra nhiều hợp chất có thể ứng dụng trong dược phẩm, trong biến tính cao su, trong hóa phân

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi đến Thầy TS Nguyễn Quang Trung lòng kính trọng sâu sắc và lời cảm

ơn chân thành Thầy đã tận tình hướng dẫn, quan tâm giúp em nhận thấy được những nhược điểm của mình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận này

Em chân thành cảm ơn Chị Phạm Nguyên Đông Yên, Cô Hoàng Ngọc Anh đã chia

sẻ những kinh nghiệm, kỹ năng của mình và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cô Khoa Khoa Học Ứng Dụng Trường Đại Học Tôn Đức Thắng đã giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học ở trường

Xin cảm ơn bạn Phương Anh, Thái, Trang, các anh chị và các bạn phòng Vật Liệu Hữu Cơ đã giúp đỡ, động viên và sát cánh vượt qua những lúc khó khăn nhất

Bằng tất cả lòng biết ơn và kính trọng con xin gửi đến Cha, Mẹ Cha, Mẹ đã sinh thành, nuôi nấng, dạy dỗ, động viên và là chỗ dựa tinh thần của con Cảm ơn Cha

Mẹ rất nhiều, con xin gửi đến Người lời chúc sức khỏe

Bảng 1.2: Các đỉnh dịch chuyển đặc trưng của 1H-NMR và 13C-NMR 17

Bảng 2.1: Hóa chất dùng trong tổng hợp các bazơ Schiff 19

Bảng 3.1: Các giá trị phổ MST1 34

Bảng 3.2: Các giá trị phổ IRT1 35

Bảng 3.3: Các giá trị phổ NMRT1 36

Bảng 3.4: Các giá trị phổ MST2 37

Bảng 3.5: Các giá trị phổ IRT2 38

Bảng 3.6: Các giá trị phổ NMRT2 39

Bảng 3.7: Các giá trị phổ MST3 39

Bảng 3.8: Các giá trị phổ IRT3 40

Bảng 3.9: Các giá trị phổ NMRT3 41

Bảng 3.10: Kết quả khảo sát hiệu suất phản ứng T2 theo nhiệt độ phản ứng 42

Bảng 3.11: Kết quả khảo sát hiệu suất phản ứng T2 theo thời gian phản ứng 43

Bảng 3.12: Kết quả khảo sát hiệu suất phản ứng T2 với một số dung môi 44

Bảng 3.13: Kết quả khảo sát hiệu suất phản ứng T2 khi tổng hợp sử dụng siêu âm 46

Đồ thị 3.1: Biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng T2 42

Đồ thị 3.2: Biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng T2 43

Đồ thị 3.3: Biểu diễn sự ảnh hưởng của một số dung môi đến hiệu suất phản ứng T2 45

Đồ thị 3.4: Biểu diễn sự tác động của siêu âm đến hiệu suất phản ứng T2 46

Sơ đồ 2.2: Qui trình tổng hợp bazơ Schiff T2 24

Sơ đồ 2.3: Qui trình tổng hợp bazơ Schiff T3 26

Hình 3.1: Tinh thể T1 31

Hình 3.2: Tinh thể T2 32

Hình 3.3: Tinh thể T3 33

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ iv

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH v

DANH MỤC CÁC PHỔ vi

LỜI MỞ ĐẦU vii

PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ BAZƠ SCHIFF 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Phương pháp tổng hợp bazơ Schiff 1

1.1.3 Cơ chế hình thành bazơ Schiff 3

1.1.4 Ứng dụng của các hợp chất bazơ Schiff 4

1.1.5 Bazơ Schiff dạng N2O2 8

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 9

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

1.3.1 Phương pháp kết tinh phân đoạn 10

1.3.2 Phương pháp sắc ký cột điều chế 11

1.3.3 Phương pháp sắc ký lớp mỏng 13

1.3.4 Các phương pháp phổ học 14

1.3.4.1 Phổ IR 14

1.3.4.2 Phổ NMR 16

1.3.4.3 Phổ MS 17

PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 2.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT 19

2.2 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 19

2.2.1 Dụng cụ 19

2.3.2 N,N’-bis(salicyliden)-1,2-phenylendiimin (T2) 23

2.3.3 N,N’-bis(acetylaceton)etylendiimin (T3) 25

2.4 KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG HT2 27

2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 28

2.4.2 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 28

2.4.3 Ảnh hưởng của một số dung môi 28

2.4.4 Tổng hợp sử dụng kỹ thuật siêu âm 28

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 TỔNG HỢP 30

3.2 CÁC ĐẶC TRƯNG PHỔ HỌC 34

3.3 KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG HT2 41 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN 48

4.2 KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH

PHỤ LỤC

cho cuộc sống của chúng ta, nhưng bên cạnh đó vẫn tồn tại những mặt tiêu cực mà chính sự phát triển ấy tạo ra đã và đang đe dọa đến sự sống của nhân loại như: năng lượng, môi trường, bệnh tật,…

Nhiều công trình khoa học đã đi sâu vào nghiên cứu nhằm tìm ra hướng giải quyết cho các vần đề mà nhân loại đang gặp phải và đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện nay với phương thức đơn giản, rẻ tiền và an toàn với môi trường Nhiều nghiên cứu cho biết rằng, một loại hợp chất có nhiều tiềm năng cũng đang rất được quan tâm đó

là các hợp chất bazơ Schiff Người ta biết đến các hợp chất này từ rất lâu song chỉ vài chục năm gần đây, các hợp chất này mới được nghiên cứu nhiều, nhất là từ khi phát hiện thấy chúng và các sản phẩm chuyển hóa của chúng có nhiều hoạt tính sinh học quý giá như: tính kháng khuẩn, chống viêm, diệt nấm và kháng virut Các bazơ Schiff có thể tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa và chuyển hóa hóc học khác nhau tạo ra nhiều hợp chất có thể ứng dụng trong dược phẩm, trong biến tính cao

su, trong hóa phân tích và trong phòng chống ăn mòn và bảo vệ kim loại, khả năng tạo phức với các kim loại chuyển tiếp…

Tuy nhiên những nghiên cứu trong nước về các hợp chất này thì còn tương đối nghèo nàn, trong khi các hợp chất này đã được các nước trên thế giới biết đến từ rất lâu Để tiếp nối và phát triển thêm những nghiên cứu về các hợp chất bazơ Schiff

ở nước ta, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Tổng hợp và đặc trưng hóa lý của một

số hợp chất bazơ Schiff”, với nội dung đề tài:

Tổng hợp một số hợp chất bazơ (base) Schiff dạng N2O2, xác định một số đặc trưng hóa lý và nghiên cứu cấu trúc của các sản phẩm thu được bằng một số phương pháp phổ học, khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng đối với phản ứng có hiệu suất thấp

Nhóm imin, azometin có mặt trong các hợp chất có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc có thể đi từ tổng hợp Sự hiện diện của nhóm imin trong các hợp chất bazơ Schiff đã được chứng minh là rất quan trọng cho các hoạt tính của các bazơ Schiff này

1.1.2 Phương pháp tổng hợp bazơ Schiff

Phương pháp tổng hợp cổ điển của Schiff là ngưng tụ một hợp chất cacbonyl với một amin, sản phẩm hình thành kèm theo sự tách loại nước Sau khi được khám phá bởi Schiff, một loạt các phương pháp tổng hợp các hợp chất chức imin đã được các nhà khoa học nghiên cứu và mô tả

Trong những năm 1990, một trong những phương pháp tổng hợp được phát triển đó là sử dụng thêm các dung môi khử nước nhằm hỗ trợ cho quá trình tách nước của phản ứng như tetrametyl orthosilicat hay trimetyl orthoformat

R1, R2, R3: aryl, ankyl

Cấu trúc chung của hợp chất bazơ Schiff (imine)

Năm 2004, Chakraborti và các cộng sự đã nghiên cứu và giải thích rằng khả năng của phản ứng này phụ thuộc vào mức độ ái điện tử các hợp chất cacbonyl và mức độ ái nhân cao của amin và họ đã đề ra một giải pháp khác là sử dụng thêm các chất có chức năng như: proton-Lowry hay axit Lewis với mục đích là tăng hoạt tính của nhóm cacbonyl, xúc tác cho quá trình tấn công của đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitơ vào nguyên tử cacbon mang một phần điện tích dương của nhóm cacbonyl và quá trình dehydrat hóa tách loại nước (giai đoạn cuối của phản ứng) Một số proton-Lowry, axit Lewis được sử dụng cho tổng hợp các bazơ Schiff như: ZnCl2, TiCl4, MgSO4-PPTS, Ti(OR)4, H2SO4, NaHCO3, MgSO4, Mg(ClO4)2,

CH3COOH, P2O5/Al2O3, HCl

Trong khoảng 12 năm qua, các công nghệ mới trong phương pháp tổng hợp các base Schiff đã được báo cáo như: tổng hợp không dung môi sử dụng vi sóng/clay, vi sóng/NaHSO4.SiO2, vi sóng/CaO, sử dụng bức xạ hồng ngoại; tổng hợp trạng thái rắn; tổng hợp trong môi trường phân tán nước; tổng hợp có sử dụng siêu âm/SiO2…

Trong số các phương pháp mới đó, thì vi sóng (microwave irradiation) là một trong những phương pháp được sử dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, chính nhờ những ưu điểm vượt trội hơn mà vi sóng đã mang lại so với các phương pháp khác: về điều kiện thực hiện phản ứng thì dễ dàng và đơn giản hơn so với các phương pháp truyển thống, tốc độ phản ứng cũng được cải thiện khá rõ rệt (đạt được hiệu suất cao chỉ trong một khoảng thời gian ngắn) Đặc biệt tổng hợp sử dụng

vi sóng không gây hại cho môi trường bởi vì độ chuyển hóa của phản ứng rất cao, gần như sau phản ứng thì lượng tác chất ban đầu còn lại rất ít, vì thế không gây thừa thải ra môi trường, đây cũng là vấn đề nan giải mà các phương pháp khác đã và đang đối mặt Do đó vi sóng cũng là một sự lựa chọn khá tốt khi tổng hợp bazơ Shiff [17].

Ngoài ra, cũng phải kể đến phương pháp sóng siêu âm (Ultrasound irradation)

Siêu âm là âm thanh ở tần số cao nằm ngoài ngưỡng nghe của con người

Sóng siêu âm có thể truyền qua được bất kỳ dạng vật chất nào (rắn, lỏng, khí) Sóng

âm không tác dụng trực tiếp lên vật chất mà tác dụng thông qua tương tác gián tiếp

gọi là sự tạo bọt

Trong điều kiện yên lặng (không siêu âm), các phân tử chất lỏng nằm sát nhau Dưới tác dụng của âm thanh tần số cao thì các chu kỳ "giãn" và "nén" xảy ra liên tục và rất nhanh, lúc này các phân tử chất lỏng khi đó bị tách ra tạo thành "bọt" (khoảng trống liên phân tử) "Bọt" ngày càng lớn lên trong các chu kỳ giãn, nén liên tục Đến một mức giới hạn bọt sẽ "xẹp" lại, sự "vỡ bọt" tạo ra một năng lượng và áp suất rất lớn

Cũng như ưu điểm của vi sóng, siêu âm có thể giúp đẩy nhanh tiến độ của các phản ứng hóa học và cho kết quả tốt hơn nhiều so với việc sử dụng các phương pháp cổ điển thông thường, nhất là giảm thiểu các chất thải ra môi trường Một số

thiết bị được sử dụng phổ biến như bể siêu âm, thanh siêu âm Bể siêu âm: là thiết bị

rẻ tiền nhất và thông dụng nhất trong các phòng thí nghiệm hóa học Siêu âm chủ yếu được tạo ra bằng biến năng (transducer) đặt dưới đáy bình truyền qua môi trường đến hệ thống phản ứng Tuy nhiên năng lượng siêu âm sinh ra trong trường hợp này khá yếu Thanh siêu âm: Thiết bị này có thể chuyển trực tiếp năng lượng siêu âm

vào hệ thống phản ứng nên không cần phải khuấy trộn liên tục như trong trường hợp dùng bể siêu âm Một ưu điểm khác nữa là có thể kiểm soát được năng lượng trong hệ thống này và năng lượng siêu âm tạo ra mạnh hơn rất nhiều[20]

1.1.3 Cơ chế hình thành bazơ Schiff

Các bazơ Schiff (imin) được tạo thành khi hợp chất cacbonyl tham gia phản ứng với các amin bậc một, gồm hai giai đoạn: cộng hợp ái nhân và tách loại nước

Giai đoạn đầu của phản ứng là sự tấn công của đôi điện tử tự do trên nguyên

tử nitơ của amin vào nguyên tử cacbon mang một phần điện tích dương của nhóm cacbonyl Phản ứng xảy ra theo cơ chế cộng hợp ái nhân thông thường, hình thành hợp chất trung gian đồng thời chứa anion ankoxit và cation amoni Hợp chất trung gian này chuyển hóa nhanh thành sản phẩm trung gian bền hơn là cacbinolamin Cuối cùng là giai đoạn tách nước, hình thành sản phẩm imin

Cấu trúc điện tử của nhóm C=N tương tự như của nhóm C=O, trong đó nguyên tử oxy được thay thế bằng nguyên tử nitơ Nguyên tử nitơ trong nhóm C=N

ở trạng thái lai hóa sp2, một orbital lai hóa sp2 tham gia xen phủ dọc theo trục với một orbital lai hóa sp2 của nguyên tử cacbon để hình thành liên kết  C-N, một orbital lai hóa sp2 liên kết với một nhóm thế và một orbital sp2 còn lại chứa một đôi điện tử không liên kết Hai orbital p của nguyên tử nitơ và cacbon tham gia xen phủ

về hai phía của trục liên kết, hình thành liên kết 

1.1.4 Ứng dụng của các hợp chất bazơ Schiff

Các hợp chất bazơ Schiff là một hợp chất hữu cơ được sử dụng khá rộng rãi: khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp[16,19], khả năng ức chế ăn mòn kim loại[3], ứng dụng trong hóa phân tích[18] và có hoạt tính sinh học…

Hoạt tính sinh học

Một số bazơ Schiff đã được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y học như: kháng nấm, kháng khuẩn, chống sốt rét, đặc tính chống viêm, kháng virus, hạ sốt[13,17]; …

 Kháng khuẩn

N-salicyliden-2-hydroxyanilin là một bazơ Schiff có hoạt tính kháng

khuẩn, đặc biệt với loài vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis với MIC là 8g/mL

OH

N OH

N-(salicyliden)-2-hydroxyanilin

Các bazơ Schiff có nguồn gốc từ Isatin cũng đã được báo cáo có hoạt tính kháng khuẩn Pandeya và các đồng nghiệp đã tiến hành nghiên cứu trên 28 loài vi khuẩn, và họ đã cho biết rẳng các hợp chất bazơ Schiff có nguồn gốc từ isatin là hợp chất mạnh nhất trong số những tổng hợp chống lại tất cả các vi khuẩn gây bệnh

được nghiên cứu, có MIC chống lại E coli, Vibrio cholerae, Enterococcus faecalis , Proteus shigelloides tương ứng là 2.4, 0.3, 1.2 và 4.9 g/ml Trong khi giá trị MIC của sulfamethoxazole (một loại thuốc tham khảo) chống lại các chủng

vi khuẩn giống nhau trong phạm vi của 312-5000 g/mL

Br

N

N

O N N

Cl N

O dẫn xuất của isatin

 Kháng virut

Salicylandehyt bazơ Schiff của 1-amino-3-hydroxyguanidin tosylat là một nền tảng tốt cho việc thiết kế của các tác nhân kháng virus mới, đã được chứng minh là chống lại vi rút viêm gan chuột (MHV) rất hiệu quả, ức chế tăng trưởng 50% khi sử dụng ở nồng độ thấp 3.2 

NH NH OH

Năm 2006, Sriram và các đồng nghiệp đã báo cáo về tổng hợp và hoạt động kháng virus của các bazơ Schiff có nguồn gốc từ abacavir Abacavir là một chất tương tự nucleoside, có khả năng ức chế hoạt động sao chép ngược Nó được sử dụng để điều trị vi rút suy giảm miễn dịch của con người (HIV) và AIDS, và có tên thương mại Ziagen ® (GlaxoSmithKline).Các hợp chất có hiệu quả đáng kể chống lại virus loại 1 (HIV-1) suy giảm miễn dịch ở người Nồng

độ hiệu quả (EC 50) cần thiết của những bazơ Schiff có nguồn gốc từ abacavir để đạt được bảo vệ 50% của các tế bào bạch cầu của con người (CEM) chống lại các ảnh hưởng cytopathic của HIV-1 thấp hơn 6 M Đáng chú ý là, hợp chất (3) có hiệu nghiệm mạnh nhất, hiệu quả tại 50 nM Hợp chất này là chỉ độc hại cho CEM ở nồng độ cao hơn 100 M, cho thấy tiềm năng của nó như là một hợp chất đi đầu trong việc thiết kế mới các chất chống HIV

dẫn xuất của tosylat

N N

Guanafuracin là một bazơ schiff có hoạt tính kháng sinh và có thể được

tổng hợp một cách dễ dàng bằng phản ứng giữa một andehyt và một hydrazin

NH2

+ 2H2O

Guanafuracin

Ức chế ăn mòn kim loại

Sự ức chế ăn mòn kim lại đồng của bốn bazơ Schiff dãy

5-aminobenzothiazol trong môi trường natri clorua 3% bằng phép đo phân cực thế

động, các bazơ Schiff này có khả năng ức chế ăn mòn cao đối với đồng tinh

khiết Khả năng ức chế ăn mòn của các nhóm thế ở vị trí para trên phần nhân

thơm andehyt giảm theo thứ tự -OH> -N(CH3)2> -OCH3> -Cl [3]

Khả năng tạo phức

Các bazơ Schiff còn có khả năng tạo phức với các kim loại chuyển

tiếp, góp phần làm đa dạng các ứng dụng của phức chất tạo thành như: chất xúc

tác đối với quá trình oxy hóa, polyme hóa, thủy phân, giảm hoạt tính sinh học,

và một số biến đổi khác[16] , các phức chất có thể sản xuất số lượng lớn với điều

dẫn xuất của abcavir

kiện tổng hợp chúng đơn giản và rẻ tiền, hơn nữa các bazơ Schiff này có thể liên

kết với hầu hết các kim loại chuyển tiếp, nên các phối tử bazơ Schiff rất được

quan tâm

 Phức Fe (III), Co(II) với phối tử là bazơ Schiff pyridin bis(imin) có

hoạt tính xúc tác quan trọng trong phản ứng polyme hóa của etylen, kết quả cho

thấy khi hoạt tính của phức Fe (III) cao hơn phức Co(II) Ngoài ra hai phức này

cũng có hoạt tính khá tốt với quá trình copolyme hóa của etylen và 1-hecxen[16]

t-Bu t-Bu

H H Me

Me Co

Fe Co

4 5 6 7 8

R2

N

N N

R 2

R 1 R 3

Cl Cl M

1.1.5 Bazơ Schiff dạng N 2 O 2

Những bazơ Schiff này là sản phẩm của phản ứng ngưng tụ theo cơ

chế cộng ái nhân, giữa hợp chất cacbonyl và diamin, tỷ lệ 2:1 Các bazơ Schiff

N2O2 trong khóa luận này gồm:

 Phức chất của Co(II) với phối tử salen là chất xúc tác cho quá trình oxy hóa DTBP trong môi trường CO2 siêu tới hạn Dưới tác dụng của oxy các Co(salen) hình thành các gốc tự do phenoxy khơi mào cho phản ứng xảy ra[16]:

ONi

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Năm 2000, Đặng Như Tại cùng với một số cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp

và khả năng ức chế ăn mòn kim loại của các bazơ Schiff chứa nhân benzothiazol, benzothoadiazol, iondol Đến năm 2001, nhóm nghiên cứu của ông tiếp tục tổng hợp thêm một số azometin của 5-amino-1,2-dimetylindol[2,3]

Phức Ni(II) với bazơ Schiff dạng N 2 O 2

Năm 2005, Nguyễn Kim Phi Phụng và các cộng sự đã thực hiện đề tài nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hỗ biến imin-enamin của một

số dẫn xuất bazơ Schiff của Gossypol Gossypol là sắc tố màu vàng cô lập từ hạt

bông vải Gossypium herbaceum Hợp chất này đã được chứng minh là có khả năng

ức chế virus HIV loại 1; giết vi khuẩn sốt rét Plasmodium falciparum; giết các tế bào ung thư của người (phổi, vú, bệnh bạch cầu.) Tuy vậy, gossypol có tính độc và các nghiên cứu cho biết độc tính là do hai nhóm chức aldehyt của gossypol, vì thế các nhà nghiên cứu thường điều chế những dẫn xuất bazơ Schiff của gossypol để mong mỏi có được những hợp chất mới vẫn giữ được những hoạt tính sinh học như

trên nhưng giảm hoặc không độc

Dương Tuấn Quang và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp của phức Co(II), Ni(II) với bazơ Schiff Isatin và cho biết cả hai phức chất này đều thể hiện hoạt tính

ức chế tế bào ung thư ở người[1]

Gần đây các nhóm nghiên cứu của Phan Thị Hồng Tuyết và Nguyễn Hoa Du của trường ĐH Vinh, Trịnh Ngọc Châu của trường ĐHQG Hà nội đã tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của các phức chất bazơ Schiff với một số kim loại chuyển tiếp như: phức Pt(II) với bazơ Schiff thiosemicacbazon menton, phức Ni(II), Cu(II), Pd(II) và Zn(II) với các bazơ Schiff thiosemicacbazon [8,9]…

Các công trình nghiên cứu đã tổng hợp được một số phức chất, và cho thấy các phức chất này có thành phần và tính chất rất phong phú, đang là hướng nghiên cứu triển vọng của hóa học phức chất và hóa sinh vô cơ

Nhìn chung thì tình hình nghiên cứu trong nước về các bazơ Schiff hiện nay còn tương đối nghèo nàn, một số ít công trình nghiên cứu chủ yếu là khảo sát về hoạt tính sinh học của phức bazơ Schiff, vì vậy đề tài này cũng góp phần làm phong phú thêm hướng nghiên cứu về các bazơ Schiff ở Việt Nam

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.3.1 Kết tinh phân đoạn

Khi phản ứng hóa học kết thúc, sản phẩm thu được thường không tinh khiết

mà có lẫn nhiều tạp chất Nếu sản phẩm là chất rắn, có thể tinh chế nó bằng phương pháp kết tinh phân đoạn, có nghĩa là hòa tan chất rắn đó trong một dung môi thích hợp rồi cho nó kết tinh lại dưới dạng tinh thể Chỉ nên sử dụng một lượng tối thiểu dung môi

Dung môi được chọn phải đạt những điều kiện sau: Hòa tan tốt chất cần tinh chế khi đun nóng và chất sẽ không tan hoặc ít tan khi dung môi lạnh và tạp chất thì ngược lại tan nhiều trong dung môi lạnh và không tan trong dung môi nóng Dung môi có nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng loại khỏi tinh thể Dung môi không tương tác hóa học với chất cần tinh chế

Thông thường, các dung môi phân cực sẽ hòa tan chất phân cực, còn chất không phân cực sẽ tan trong dung môi không phân cực[7]

1.3.1 Sắc ký cột điều chế

Sắc ký là một phương pháp vật lý để tách một hỗn hợp gồm nhiều loại hợp chất ra riêng thành từng loại hợp chất, dựa vào ái lực khác nhau của những hợp chất

đó với hệ thống (hệ thống gồm hai pha: một pha động và một pha tĩnh)

Sắc ký cột điều chế: pha tĩnh có thể là cột nhồi, pha động là dung môi hữu cơ

di chuyển ngang qua

Sắc ký cột sử dụng trong khóa luận này là sắc ký cột điều chế, được tiến hành ở điều kiện áp suất khí quyển Pha tĩnh thường là những hạt có kích thước tương đối lớn (50-150m), được nạp trong một cột thủy tinh Mẫu chất cần phân tách được đặt ở phần trên đầu cột, phía trên pha tĩnh (có một lớp bông gòn che chở

để lớp mặt không bị xáo trộn), bình chứa dung môi giải ly được dặt phía trên cao Dung môi giải ly ra khỏi cột ở phần bên dưới cột, được hứng vào những lọ nhỏ đặt ngay ống dẫn ra của cột

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chất của sắc ký cột điều chế:

Chất hấp phụ

Dung môi giải ly

Kích thước cột sắc ký, lượng chất hấp phụ, lượng mẫu chất cần tách

Vận tốc giải ly

 Chất hấp phụ:

Sự lựa chọn chất hấp phụ tùy thuộc vào loại mẫu chất cần sắc ký cột

Các loại thường dùng có bán sẵn như alumin, silicagel 50-230m (70-290 mesh) sẽ giúp nhồi cột tương đối chặt và đạt vận tốc giải ly vừa phải dưới tác động của sức hút trọng lực

 Dung môi giải ly:

Dung môi phải tinh khiết, hòa tan được mẫu chất cần sắc ký

Thông thường, dung môi nào kém phân cực có thể hòa tan mẫu thì được chọn làm dung môi để nạp chất hấp phụ vào cột và cũng là dung môi đầu tiên của quá trình giải ly Sau đó tăng dần độ phân cực để tách các chất phân cực hơn, nhưng phải thay đổi từ từ bằng cách cho thêm vào mỗi lần vài phần trăm một lượng dung môi có tính phân cực hơn vào dung môi đang giải ly, tăng từ từ đến khi đạt được nồng độ mong muốn

 Kích thước cột sắc ký và lượng chất hấp phụ:

Thông thường trọng lượng chất hấp phụ nặng gấp 25-50 lần trọng lượng mẫu chất cần sắc ký, chiều cao chất hấp phụ: đường kính cột là 8:1 Tuy nhiên với hợp chất khó tách thì có thể dùng cột lớn hơn và lượng chất hấp phụ nhiều hơn

 Vận tốc giải ly:

Vận tốc giải ly phải thích hợp, sao cho thời gian lưu của mẫu chất trong cột vừa đủ lâu để tạo sự cân bằng giữa pha tĩnh và pha động, giúp các chất trong hỗn hợp có thể tách riêng ra Vận tốc giải ly thường từ 5-50 giọt/phút là thích hợp

 Theo dõi quá trình giải ly:

Có thể theo dõi bằng sắc ký lớp mỏng, áp dụng cho những phân đoạn dung dịch hứng được trong quá trình giải ly

Dung dịch giải ly ra khỏi cột được hứng vào những lọ hay erlen nhỏ, đánh số thứ tự và được cân bì sẵn, mỗi erlen hứng thể tích dung dịch giải ly bằng nhau, sau

đó làm bay hơi dung môi trong mỗi erlen sẽ thu được cặn, cân cặn[6]

1.3.2 Sắc ký lớp mỏng

Sắc ký lớp mỏng (sắc ký phẳng) chủ yếu dựa vào hiện tượng hấp thụ trong

đó pha động là dung môi hoặc hỗn hợp các dung môi di chuyển ngang pha tĩnh là một chất hấp thụ trơ như: silicagel hoặc oxyt nhôm Pha tĩnh được tráng thành một lớp mỏng, đều, phủ lên một nền phẳng như tấm kiếng, tấm nhôm hoặc tấm plastic

Do chất hấp thu được tráng thành một lớp mỏng nên phương pháp này được gọi là sắc ký lớp mỏng

Việc lựa chọn dung môi giải ly cũng rất quan trọng và tùy thuộc vào mẫu chất cần tách ly Dung môi thích hợp cho sắc ký lớp mỏng là dung môi có thể làm cho mẫu chất ban đầu tách thành nhiều vết khác nhau một cách gọn, rõ, sắc nét và

vị trí các vết nằm khoảng từ 1/3 đến 2/3 chiều dài bảng mỏng Có thể triển khai với đơn dung môi hoặc hệ dung môi

Sau khi giải ly xong, các hợp chất có màu sẽ được nhìn bằng mắt thường, nhưng phần lớn các hợp chất hữu cơ không có màu, nên muốn nhìn thấy các vết, cần phải sử dụng các phương pháp hóa lý khác

 Phương pháp vật lý: phát hiện bằng tia tử ngoại (UV), có hai loại đèn chiếu tia UV được sử dụng có bước sóng =254 nm và =366 nm

 Phương pháp hóa học: phát hiện các vết bằng thuốc thử, bằng cách hòa vào một dung môi thích hợp rồi phun xịt dung dịch thuốc thử này lên bản mỏng Thuốc thử sẽ kết hợp với các hợp chất để tạo ra các dẫn xuất có màu

Một hợp chất mẫu khi tiến hành sắc ký lớp mỏng luôn luôn di chuyển một đoạn dài nhất định so với đoạn dài mà dung môi đã di chuyển, tỷ lệ này được gọi là

Rf( hệ số trễ-retardation factor) Một hợp chất tinh khiết khi: có một vết với sắc ký lớp mỏng và có giá trị Rf không đổi trong một hệ dung môi dung ly xác định, bởi bảng sắc ký của một lô sản xuất nhất định

Trong những điều kiện nhất định, trị số Rf là hằng số cho bất kỳ một hợp chất nào Có thể dùng Rf để xác định một hợp chất chưa biết, nhưng phải có sự kết hợp với nhiều dữ kiện khác và để phân tích định tính sự hiện diện của một loại hợp chất nào đó (khi so sánh với chất chuẩn) Rf không có đơn vị, luôn nhỏ hơn 1 (Rf

<1) Qui ước viết Rf với hai con số lẻ sau dấu phẩy[6,7]





b

a Rf

đoạn đường di chuyển của mẫu chất đoạn đường di chuyển của dung môi

tử Vị trí các dải trong phổ hồng ngoại được xác định bằng số sóng (: có đơn vị đo

là cm-1) Ở một số tài liệu cũ thì người ta sử dụng bước sóng (đơn vị đo là m) và



Có hai kiểu dao động: dao động kéo căng ( và dao động biến dạng () Dao động kéo căng là chuyển động tuần hoàn dọc theo trục liên kết làm cho khoảng cách giữa các nguyên tử tăng lên hoặc giảm xuống Dao động biến dạng có thể gồm sự thay đổi góc liên kết giữa các liên kết với một nguyên tử dùng chung hay sự chuyển động của một nhóm nguyên tử có liên quan đến phần còn lại của phân tử Chỉ có những dao động nào dẫn đến sự thay đổi tuần hoàn trong momen lưỡng cực () của phân từ thì mới hấp thu trong phổ hồng ngoại

Bản chất của phổ hồng ngoại là phổ dao động của các nhóm chức, nên các đỉnh hấp thu của các phân tử trong vùng hồng ngoại đa dạng và đặc trưng hơn Sự hấp thu được ứng dụng trong phổ hồng ngoại để phân tích cấu trúc hợp chất hữu cơ

là sự hấp thụ trong vùng 4000-660cm-1 Sử dụng phương pháp ép viên KBr Mẫu thử được trộn với KBr và nghiền mịn, sau đó ép trên máy nén để tạo viên KBr Phổ

IR cho thấy sự có mặt của các đỉnh đặc trưng của nhóm chức trong phân tử[12,15]

1.3.4.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ( 1 H-NMR, 13 C-NMR)

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân dựa vào sự tương tác của các nguyên tử, phân tử với từ trường Dưới những điều kiện thích hợp trong từ trường, mẫu đo có thể hấp thu bức xạ điện trường trong vùng tần số radio tại những tần số được xác định bởi các đặc trưng của mẫu đo, sự hấp thu năng lượng kèm theo sự thay đổi trong trạng thái năng lượng của hạt nhân

Điều kiện để một hợp chất cho tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân: khi đặt vào

từ trường là chất đó phải chứa các hạt nhân có từ tính, tức là các hạt nhân có số

lượng tử spin I ‡ 0, khi đó spin hạt nhân cũng khác 0 (P‡ 0) và momen từ cũng khác

0 ( ‡ 0) Trong phân tử, một hạt nhân được bao bọc bằng các điện tử và các hạt

nhân có từ tính khác ở lân cận Có hai yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng của từ trường ngoài lên hạt nhân nghiên cứu, đó là sự che chắn của đám mây điện tử quanh các hạt nhân nghiên cứu và ảnh hưởng của các hạt nhân có từ tính khác có trong phân

tử Yếu tố đầu gây ra sự dịch chuyển hóa học, yếu tố sau gây sự tách tín hiệu do tương tác spin-spin

Sự dịch chuyển hóa học là hiệu ứng của phổ cộng hưởng từ hạt nhân mà các nhà hóa học quan tâm nhất, vì hiệu ứng này do sự che chắn của đám mây điện tử quanh hạt nhân gây ra, tức chính do ảnh hưởng trực tiếp của việc tạo liên kết hóa học Sự sai lệch của tần số cộng hưởng từ của hạt nhân so với tần số của hạt nhân ở trạng thái tự do được gọi là sự dịch chuyển hóa học ()

 1

H-NMR: sự khác nhau trong vị trí hấp thu của một proton (H) riêng biệt so với vị trí hấp thu của proton qui chiếu được gọi là độ dịch chuyển hóa học () và được biểu diễn bằng giá trị ppm theo chiều giảm dần đối chiếu với chất chuẩn tetrametylsilan (TMS), độ dịch chuyển hóa học của các tín hiệu H trên phổ 1H-NMR thường hấp thu trong vùng 1-14 ppm





 13C-NMR: giới hạn  đối với 13C-NMR trong các hợp chất hữu cơ nằm trong khoảng 0-230 ppm (giảm dần so với TMS), bằng khoảng 20 lần giới hạn quan sát được đối với củaH-NMR[12]

Các ion M+ tạo thành được đưa vào nghiên cứu trong bộ phân tích của máy khối phổ kế Khối phổ kế đo tỉ số khối lượng-điện tích (m/z) đối với các ion, ở nơi nào các ion được tạo thành với điện tích dương đơn thì z = +1 và khi đó tỷ số m/z sẽ tương đương với khối lượng của ion và cũng là khối lượng phân tử của phân tử Mr Tùy theo loại điện tích của ion đem nghiên cứu mà người ta phân biệt máy khối phổ

Bảng 1.2: Các đỉnh dịch chuyển đặc trưng trong phổ 1H-NMR và 13C-NMR

ion dương hay ion âm Loại máy khối phổ làm việc với ion dương cho nhiều thông tin hơn về ion nghiên cứu nên được dùng phổ biến hơn[12]

Ngoài ra chúng tôi cũng quan tâm đến một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng hóa lý khác của sản phẩm tổng hợp như cảm quan, tính tan, nhiệt độ nóng chảy

PHẦN 2: THỰC NGHIỆM

2.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT

Nguyên liệu là các hóa chất được mua từ các công ty cung cấp hóa chất, sử dụng trực tiếp không tinh chế lại

Các dụng cụ sử dụng là bình cầu cổ nhám, phễu, giấy lọc 9, erlen (50, 100 mL), ống đong (50, 100mL), becher (50, 100 mL), bình triển khai sắc ký, mao quản, đũa khuấy, cột sắc ký…

2.2.2 Thiết bị

Các thiết bị sử dụng là:

Cân phân tích OHAUS-Pioneer Máy khuấy từ Fisher Scientific Máy cô quay áp suất thấp Büchi

Bể siêu âm Power sonic 505 Kính hiển vi sôi nổi Olympic SZX12 Máy đo điểm chảy Electrothermal 9200 Máy đo phổ IR Bruker Equinox 55 Máy đo phổ 1H-NMR Bruker 500 MHz , 13C-NMR Bruker 125 MHz Máy đo MS MicroTof - QII Bruker…

2.3 TỔNG HỢP CÁC BAZƠ SCHIFF DẠNG N 2 O 2

2.3.1 N,N’-bis(salicyliden)etylendiimin (T 1 )

HO OH

CTPT: C16H16N2O2 PTL: 268,31N,N'-bis(salicyliden)etylendiimin

1 2

3

8 7

4 5 6

Thuyết minh quy trình

Lần lượt cân vào 2 bình cầu etylendiamin (1) và salicylandehyt (2) với lượng như trên, hòa tan bằng một lượng tối thiểu dung môi diclometan, thực hiện phản ứng bằng cách cho từ từ từng giọt (1) vào (2) và khuấy ở tp

Hiện tượng: dung dịch màu vàng chanh, xuất hiện những giọt dầu nổi lên trong dung dịch sau một thời gian phản ứng

Theo dõi phản ứng bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) Thời gian thực hiện phản ứng khoảng 3h Cho vào dung dịch sản phẩm T1 một lượng Na2SO4 khan vừa đủ để hấp thu lượng nước sinh ra trong phản ứng Lọc phần dịch cái sau khi làm khan ra, sau đó kiểm tra bằng sắc ký lớp mỏng để biết phản ứng đã kết thúc chưa, nếu kết quả kiểm tra đạt thì mang đi cô quay chân không để thu hồi dung môi, thu sản phẩm

T1, cân và xác định hiệu suất phản ứng

Lấy một ít mẫu sản phẩm thu được sau phản ứng tổng hợp mang đi kểm tra tính tan trong một số dung môi: metanol, etanol, etylacetat, cloroform, diclometan, ete dầu hỏa, hexan, nước… bằng cách hòa tan một lượng vừa phải các dung môi vào lượng mẫu chất đã được chuẩn bị (lượng mẫu cũng như lượng dung môi phải tương đương nhau để kết quả kiểm tra được chính xác), sau đó khuấy và đun nhẹ rồi quan sát bằng mắt thường và ghi nhận kết quả

Kết tinh phân đoạn sản phẩm thu được bằng dung môi etyl acetat bằng cách hòa tan một lượng vừa phải dung môi etylacetat vào mẫu, khuấy và đun nhẹ, nếu vẫn chưa tan hết lượng mẫu thì phải lọc lấy phần nước cái, sau đó để dung môi bay hơi tự nhiên, khoảng hai đến ba ngày thì thu được tinh thể (sản phẩm tinh khiết)

Tinh thể thu được dùng cho các nghiên cứu tiếp theo:

Khối phổ (MS): được ghi trên máy MicroTof - QII Bruker, tại phòng phân

tích của trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM Mẫu được nạp vào nguồn ion hóa và được ion hóa bằng phương pháp va chạm điện tử, ion tạo thành được đưa qua bộ phận tách hay lọc theo tỷ số m/z (khối lượng/điện tích), rồi đưa qua bộ phận

xử lý, lưu dữ liệu ghi lại cường độ ion và kết quả được hiển thị dưới dạng phổ khối