Nghiên cứu khả năng tạo phức của một số dẫn xuất mới của azocalixaren với ion kim loại và ứng dụng trong phân tích

Luận văn

MỞ ĐẦU

Hóa học phân tích có thể được coi là một ngành khoa học cơ sở cho rất nhiều ngành khoa học khác như sinh học, y học, địa chất học, môi trường…Các phương pháp phân tích chính là công cụ thăm dò, đánh giá, khảo sát thành phần, hàm lượng, cấu trúc cũng như tính chất của đối tượng mà các ngành khoa học này quan tâm Với vai trò quan trọng ấy cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học phân tích đã nghiên cứu xây dựng nhiều kĩ thuật và phương pháp phân tích mới với

độ nhạy và độ chính xác rất cao Chẳng hạn như phân tích ion kim loại và vô cơ, gồm

có phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES), phương pháp phân tích khối phổ cao tần cảm ứng plasma (ICP-MS), phương pháp phân tích phổ tử ngoại khả kiến (UV-VIS), sắc kí ion (IC), phân tích kích hoạt nơtron (NAA)…Trong phân tích hữu cơ, các phương pháp thường được sử dụng là sắc kí khí (GC), sắc kí lỏng (LC) hoặc kết nối các thiết bị với nhau để cho ra đời các

kĩ thuật mới có độ nhạy và độ chính xác cao hơn như GC-MS, HPLC-MS-MS… Trong các phương pháp nêu trên, UV-VIS có truyền thống lâu đời nhất và có nhiều ưu điểm như kĩ thuật đơn giản, độ nhạy và độ chính xác khá cao Ngoài ra, ưu thế nổi bật của phương pháp này chính là chi phí đầu tư thấp nên có thể trang bị cho nhiều phòng thí nghiệm ở các vùng còn khó khăn về kinh tế Nguyên tắc cơ bản của phép đo UV-VIS là dựa vào mối quan hệ tuyến tính giữa nồng độ chất phân tích trong dung dịch màu với độ hấp thụ quang của tia sáng đơn sắc đi qua nó Hệ màu chứa chất phân tích có thể là vô cơ, hữu cơ hoặc tổ hợp phức màu giữa ion vô cơ với thuốc thử hữu cơ Trong đó, thuốc thử hữu cơ đóng một vai trò hết sức quan trọng, ngoài việc tạo phức màu với chất phân tích nó còn có thể được sử dụng để tách, chiết làm giàu hoặc đóng vai trò trực tiếp để phát hiện đối tượng phân tích khi

nó tạo được hiệu ứng về nhiệt động, điện hóa…Vì thế, các nhà khoa học vẫn đang

nỗ lực tổng hợp các loại thuốc thử hữu cơ mới nhằm phục vụ cho mục đích này Trong xu hướng ấy, dù mới được tổng hợp trong những năm gần đây nhưng các dẫn xuất azocalixaren đã mở ra một hướng nghiên cứu mới và thu hút được nhiều sự

quan tâm của các nhà tổng hợp hữu cơ và phân tích Với cấu trúc phân tử đặc biệt, các dẫn xuất này là một trong những loại thuốc thử hữu cơ có nhiều ưu thế do khả năng tương tác chọn lọc với ion kim loại Từ những công trình đã được công bố bởi các nhà khoa học, chúng tôi nhận thấy rằng việc tìm kiếm các tín hiệu tương tác của các dẫn xuất azocalixaren với các ion kim loại và xây dựng các quy trình phân tích

có ý nghĩa thiết thực Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu khả năng tạo phứccủa một số dẫn xuất mới của azocalixaren với ion kim loại và ứng dụng trong phân tích” với hy vọng có thể xây dựng được quy trình phân tích định lượng

cho một số ion kim loại bằng phương pháp UV-VIS với độ nhạy, độ chính xác cao

Mục đích của luận án

1 Nghiên cứu thăm dò tín hiệu tương tác của 3 azocalixaren với một số ion kim loại nhóm IA, IIA, IIIA, kim loại chuyển tiếp và nhóm lantanit, actinit Dựa vào các tín hiệu quang thu được từ phổ hấp thụ, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành phức, các đặc điểm của phức như tỉ lệ phức, hệ số hấp thụ mol, hằng số bền của phức

2 Nghiên cứu các dữ liệu về phổ như IR, 1H-NMR, Raman, MS của thuốc thử

và phức kết hợp với phần mềm tối ưu hóa cấu trúc ArgusLab 4.05 để chứng minh

sự tồn tại của phức và đề nghị cơ chế tạo phức hợp lý

3 Tổng hợp các số liệu nghiên cứu về phức như bước sóng hấp thụ cực đại, hệ

số hấp thụ mol, khoảng tuyến tính của nồng độ ion kim loại, độ bền màu, hằng số cân bằng, các yếu tố cản trở…để xây dựng quy trình phân tích các ion kim loại này trong các mẫu giả, mẫu chuẩn và một số mẫu thật bằng phương pháp UV-VIS

Để đạt được mục đích trên, chúng tôi hướng nội dung nghiên cứu của luận án vào các vấn đề sau đây:

1 Khảo sát phổ hấp thụ của 3 thuốc thử MEAC, DEAC và TEAC với các ion kim loại trong một số hệ dung môi khác nhau ở các pH khác nhau Từ đó, chọn được bước sóng hấp thụ cực đại

2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của phức tại bước sóng cực đại như khoảng pH, tỉ lệ dung môi, ion cản, khoảng tuyến tính nhằm tìm ra các điều kiện tối ưu

3 Khảo sát phổ IR, 1H-NMR, Raman và MS của thuốc thử tự do MEAC, DEAC, TEAC và các hệ phức của chúng trong các điều kiện thích hợp Sử dụng các

dữ liệu phổ như IR, 1H-NMR, Raman, MS…để giải thích sự hình thành liên kết của ion kim loại với các nhóm chức đặc trưng của thuốc thử trong phức

4 Sử dụng phần mềm ArgusLab 4.05 để khảo sát cấu trúc tối ưu, điện tích cân bằng của thuốc thử tự do và phức Trên cơ sở đó dự đoán vị trí ion kim loại trong phức Kết hợp với các thông tin phổ để đề xuất và giải thích cơ chế hình thành phức

5 Từ các tín hiệu quang như bước sóng cực đại, độ hấp thụ quang…chúng tôi khảo sát khoảng tuyến tính của nồng độ ion kim loại trong phức trên các nền mẫu khác nhau Từ đó, xây dựng quy trình phân tích định lượng một số ion kim loại với các thuốc thử trong phân tích mẫu giả và mẫu thật

Ý nghĩa khoa học

Về mặt lý thuyết, đây là một hướng nghiên cứu khoa học cơ bản trong lĩnh vực thuốc thử hữu cơ ứng dụng phân tích ion kim loại Kết quả nghiên cứu về azocalixaren đóng góp một phần vào lĩnh vực hóa học “siêu phân tử” còn mới mẻ ở Việt Nam Kết quả của luận án góp phần làm phong phú phương pháp phân tích các

nguyên tố thori, chì và crom

Ý nghĩa thực tiễn

Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu của luận án là đề xuất các quy trình phân tích ion kim loại bằng phương pháp UV-VIS với độ chính xác cao và chi phí thấp Phương pháp đề nghị có thể được sử dụng cho phòng thí nghiệm của các nhà máy hoặc các cơ sở nghiên cứu chưa có điều kiện tiếp cận các thiết bị phân tích đắt tiền

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về calixaren

1.1.1 Lịch sử hình thành

Năm 1872, Adolf Von Baeyer đã thực hiện phản ứng giữa resorcinol và formandehit Sản phẩm thu được là hợp chất hữu cơ có màu vàng và độ nhớt cao Vào thời điểm ấy, ông không thể tìm được công thức cấu tạo phù hợp của hợp chất này Hơn hai mươi năm sau, Lederer và Manasse đã độc lập nghiên cứu phản ứng giữa

formandehit và phenol với xúc tác bazơ thu được o-hydroxymetylphenol và p-

hydroxymetylphenol Họ cũng thu được sản phẩm phụ có màu vàng giống như sản phẩm của Adolf Von Baeyer, nhưng các tác giả này cũng không tìm được công thức cấu tạo phù hợp cho sản phẩm đó Sau đó, vào năm 1902, Leo Baekeland cũng thực hiện phản ứng tương tự Adolf Von Baeyer và ông cũng thu được sản phẩm mới đó là nhựa phenol-formandehit Dựa vào sản phẩm mới này, ông tiến hành sản xuất ở quy

mô công nghiệp với tên thương mại là Bakelit và ngoài ra,ông lại tìm ra được một sản phẩm phụ giống như những người đi trước Như thế bí ẩn về nghiên cứu của Adolf Von Baeyer vẫn chưa được khám phá và rơi dần vào lãng quên Đến năm 1942, Zinke

và Erich Ziegler đã khống chế được số lượng vòng aren và tạo ra được sản phẩm mới

khi cho p-tert-butylphenol phản ứng với formandehit trong môi trường NaOH Hợp

chất tạo ra ở dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với nhựa formandehit Tuy nhiên, cũng như những người đi trước, họ cũng không thể tìm được công thức phù hợp cho sản phẩm này [65]

phenol-Mãi đến năm 1975, với dữ kiện từ các phương pháp phổ, David Gutsche, một nhà hóa học thuộc trường Đại học Washington-Mỹ, mới tìm ra được cấu trúc của loại sản phẩm này và chính thức đặt tên loại hợp chất bí ẩn ấy là calixaren Tiếp đầu ngữ “calix” có nghĩa là bình hoa hay một khoang hình cốc Calixaren có hình dạng của cái cốc mà thành bên của nó là những vòng aren nối với nhau qua cầu nối metylen Hợp chất được hình thành từ phenol với xúc tác bazơ gọi là dẫn xuất phenol-calixaren hay calixaren, còn hợp chất hình thành từ resorcinol với xúc tác

acid được gọi là dẫn xuất resorcinol-calixaren hay calixresorcinaren Phát hiện của Gutsche đã tạo được một hiệu ứng tích cực, nhận được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học Do đó, hóa học về calixaren phát triển một cách nhanh chóng và tạo ra những thành công rực rỡ Từ đó, calixaren đã khai sinh ra một lĩnh vực hóa học mới; đó là hóa học siêu phân tử thế hệ thứ 3 sau cyclodextrin và crown ete [72,141]

1.1.2 Cấu trúc của calixaren

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của p-tert-butylcalix[4]aren dạng cone

Phân tử calixaren có thể tồn tại ở 4 cấu dạng khác nhau: dạng nón hoàn chỉnh

“cone”, dạng nón lệch “partial cone”, dạng xen kẽ 1,2 và dạng xen kẽ 1,3 Các dạng này phụ thuộc vào điều kiện tổng hợp ra chúng Trong 4 dạng trên, dạng “cone” bền nhất Do đó, các dẫn xuất của calixaren thường được dựa trên chất nền dạng này [65]

Hình 1.2 Bốn dạng tồn tại của calix[4]aren

Cấu tạo của calixaren dạng cone gồm 3 phần chính: vòng trên (upper rim), vòng dưới (lower rim); và lõi trung tâm (center unnulus) Số lượng vòng aren n được thêm vào giữa để tạo thành tên gọi hoàn chỉnh là calix[n]aren Phần trên của

calixaren gồm có các nguyên tử H hoặc nhóm tert-butyl, phần giữa gồm các vòng

benzen liên kết với nhau qua cầu nối –CH2 Phần dưới của calixaren gồm các nhóm –OH của các aren, các nhóm này thường hình thành các liên kết hydro nội phân tử, giúp cho cấu trúc của calixaren ổn định Khi nguyên tử H ở vòng trên được

thay thế bằng nhóm tert-butyl thì calixaren được gọi là tert-butylcalix[n]aren

[65,141]

Hình 1.3 Cấu tạo của calix[4]aren dạng nón (cone)

1.1.3 Phân loại calixaren

Người ta có thể phân loại calixaren theo nhiều cách khác nhau như dựa vào nhóm thay thế ở vị trí của vòng trên hoặc vòng dưới, dựa vào số lượng vòng aren, dựa vào chất nền ban đầu hoặc dựa vào độ tan để phân loại

Dựa vào số lượng vòng aren: Khi 4, 6, 8…vòng aren liên kết với nhau qua cầu

nối metylen, ta được calix[4]aren, calix[6]aren, calix[8]aren…

Dựa vào chất nền ban đầu: Khi sử dụng chất ban đầu là phenol thì sản phẩm

thu được là phenol-calix[n]aren hay thường gọi là calix[n]aren Khi thay thế phenol bằng resorcinol ta được resorcinol-calixaren

Upper rim

Lower rim

Center unnulus

Dựa vào nhóm thay thế: Để tăng khả năng ứng dụng trong thực tế, người ta

tiến hành tổng hợp nhiều dẫn xuất khác nhau (xem hình 1.4) [52] Dựa vào sự thay

thế nguyên tử H hoặc nhóm tert-butyl ở vòng trên (upper rim) hoặc thay thế nguyên

tử H trong nhóm –OH ở vòng dưới có thể phân loại calixaren thành hai loại sau:

Dẫn xuất vòng trên (upper rim calixaren): Nếu thay thế nhóm tert-butyl

hoặc nguyên tử H ở phần trên thông qua tổng hợp như: axyl hóa, aryl hóa, azo hóa…sẽ tạo ra được các sản phẩm là các dẫn xuất upper rim Trong trường hợp của phản ứng azo hóa thì sản phẩm gọi chung là azocalixaren Đây là nhóm các hợp chất mang màu, có vai trò quan trọng trong nghiên cứu tạo phức màu với các ion kim loại hoặc trong nghiên cứu huỳnh quang, điện hóa

Dẫn xuất vòng dưới (lower rim calixaren): Nếu thay thế các nguyên tử H

trong nhóm –OH bằng các nhóm chức khác thông qua các phản ứng ete hoặc este hóa tạo ra các dẫn xuất lower rim Các dẫn xuất này có những tính chất đặc biệt trong tách chiết chọn lọc và làm giàu hoặc trong nghiên cứu điện hóa, huỳnh quang

Electrophilic substitution

Ngưng tụ p-Claisen

Loại nhóm Alkyl

p-Quinone-methide hóa

p-Chloromaethyl hóa

1.1.4 Một số tính chất vật lý của calixaren

Nhiệt độ sôi của calixaren tương đối cao (trên 250°C) và phụ thuộc vào các nhóm thế trên nhân thơm Do chứa nhiều nhân thơm nên hầu hết các calixaren đều không tan trong nước nhưng lại tan tốt trong các dung môi hữu cơ Vì vậy, người ta thường lợi dụng tính chất này để tinh chế chúng Tại vòng dưới của calixaren, do các nhóm -OH ở khá gần nhau nên xuất hiện các liên kết hydro nội phân tử khá bền Đây là yếu tố ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng phân li của các proton Do đó, việc xác định các hằng số phân ly của calixaren không dễ dàng Nhiều nhóm nghiên cứu

đã thất bại trong việc tìm ra các giá trị Ka của nó Mãi đến đầu thập niên 90, nhóm nghiên cứu của Shinkai mới tổng hợp được một số dẫn xuất calixaren tan trong nước bằng cách gắn các nhóm sunfonat vào vòng trên và xác định giá trị pKa bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ [99,140,141]

1.1.5 Đặc trƣng về phổ UV, IR, 1 H-NMR và MS của calixaren

Để chứng minh được cấu tạo của các hợp chất hữu cơ nói chung và calixaren nói riêng, các nhà hóa học thường sử dụng các phương pháp phổ như hồng ngoại (IR), tử ngoại (UV), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), tinh thể học tia X, khối phổ (MS) và phổ huỳnh quang

Phổ IR của calixaren xuất hiện dao động trong khoảng 31503300 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm OH Nguyên nhân dao động này có giá trị thấp hơn dao động của các nhóm OH thông thường là do các liên kết hydro nội phân tử của calix[4]aren Từ calix[5]aren trở đi, các nhómOH ở xa nhau hơn nên độ mạnh liên kết hydro giảm đi nên giá trị dao động đặc trưng của nhóm hydroxyl tăng lên Phổ tử ngoại (UV) của hợp chất calixaren cũng xuất hiện ở vùng tử ngoại gần 280-

288 nm Tỷ lệ cường độ phổ tại 2 bước sóng này là một hàm phụ thuộc vào kích thước của hợp chất calixaren, ví dụ: 1,30; 0,90; 0,75 tương ứng với những dẫn xuất

tert- butyl của calix[6]aren, calix[8]aren và calix[4]aren Hệ số hấp thụ phân tử (max) dao động từ 9.800 đến 23.100 tại 280 nm và từ 7.700 đến 32.000 tại 288 nm và tăng

tỷ lệ thuận theo sự gia tăng kích thước của calixaren Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

NMR của hợp chất calixaren tương đối đơn giản vì phân tử của chúng có tính chất đối xứng Trong cấu hình dạng cone xuất hiện cặp pic đôi ở 3,2 ppm và 4,9 ppm là dao động của các proton trong cầu nối metylen Dao động của các proton trong nhân thơm trong khoảng 7-8 ppm, proton của nhóm -OH cho dao động trong khoảng từ 8-

10 ppm, tùy thuộc vào kích thước phân tử calixaren [65]

1.1.6 Vài nét về ứng dụng của calixaren

Như chúng tôi đã trình bày ở trên, có hai hướng chính để tổng hợp dẫn xuất calixaren là tạo dẫn xuất lower rim và dẫn xuất upper rim Đối với hướng lower rim, các dẫn xuất tạo ra thường được phát triển các dẫn xuất calixaren mới có tính ứng dụng cao trong trong phân tích và tách chiết Ngoài ra, calixaren còn được sử dụng trong các lĩnh vực khác như nghiên cứu điện hóa, cảm biến hóa học, sắc kí, màng vận chuyển…

Hình 1.5 Cấu trúc của pha tĩnh silica-calix[4]aren trong kĩ thuật HPLC

Trong các ứng dụng nêu trên, sử dụng dẫn xuất lower rim calixaren làm tác nhân chiết thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học Các nghiên cứu đã công bố cho thấy khả năng chiết, tách của các dẫn xuất lower rim calixaren rất phong phú và đa dạng Trong phần này, chúng tôi chỉ trình bày một số nghiên cứu nổi bật trong tách chiết và làm giàu trong thời gian gần đây Chẳng hạn, chiết các ion kim loại nhóm IA như Li+, Na+, K+ đặc biệt là Cs+ đã được nghiên cứu bởi tác giả Li và cộng sự với dẫn xuất calixaren, hiệu suất chiết đặc biệt cao đối với ion

Cs+ (hình 1.6) [40] hoặc nghiên cứu của Yatifan cho biết đã chiết được Na+, K+, Cs+bằng một loại dẫn xuất calixaren [161] Chiết ion kim loại chuyển tiếp được các nhà

hóa học quan tâm hàng đầu, chẳng hạn như Gong và cộng sự đã chiết thành công ion Hg(II) bằng 1,3-dipropyn-2-yl-oxycalix[4]aren với hiệu suất chiết rất cao đến 99,1% [66] Agrawal và nhóm nghiên cứu sử dụng dẫn xuất 37, 38, 39, 40, 41, 42- hexahydroxy-7,25,31-calix[6]crown hydroxamic acid để khảo sát cơ chế chiết Cr(VI), Mo(VI), W(VI) [21] Torgov và cộng sự lại dùng calixaren phosphin để chiết Zn(II) và Ru(II) [153] Alpoguz và nhóm nghiên cứu nghiên cứu thành công việc dùng màng lỏng chứa dẫn xuất calix[4]aren để tách Hg(II) từ dung dịch [24] Tác giả Kostin và cộng sự sử dụng calix[4,6]aren với 4 hoặc 6 nhóm phosphin oxit tại vị trí upper và lower rim để chiết các ion kim loại chuyển tiếp hóa trị II Hằng số chiết của quá trình này cũng đã được khảo sát với ion Cu(II), Co(II) và Ni(II) Do kích thước của dẫn xuất upper rim phosphoryl calix[4]aren lớn nên tạo được phức dạng M2L Trong khi đó, phức chất ML2 được hình thành với dẫn xuất lower rim phosphorylated calix[4]aren [88] Ludwig sử dụng calix[4,6,8]aren với

nhóm chức pyridino tại vòng dưới để chiết Tc(VII) [106]

Hình 1.6 Chiết Cs+ từ nước thải phóng xạ bằng triazol calix[4]dietyleste

Chiết tách ion kim loại nhóm lantanit và actinit cũng được quan tâm nghiên cứu Sansone và cộng sự sử dụng calix[6]aren và calix[8]aren với vai trò là phối tử

để chiết Ln(III) từ nước thải phóng xạ [134] Matulkova ở Czech đã tổng hợp calix[4]aren với 4 nhóm chức chứa axit phosphoric tại vị trí lower rim để chiết nhóm La(III), Eu(III) và Yb(III) [109] Tác giả Jain chiết được U(VI) và Th(IV) từ

dung dịch bằng calix[4]aren-o-vanillinsemicarbazon [73] Một nhóm nghiên cứu khác đã tổng hợp được loại nhựa mới khi phối hợp p-octasulfonato-calix[8]aren và

polyvinylamin Sau đó sử dụng nhựa này để chế tạo màng hấp thụ các ion nguyên tố đất hiếm từ dung dịch muối clorua (LaCl3, CeCl3, PrCl3 và SmCl3) [117] Tác giả Yaftian đã chiết Th(IV) và Eu(III) bằng dẫn xuất phosphoryl calix[4]aren vào diclometan [162]

Ngoài ra, các nghiên cứu về khả năng chiết đa dạng của calixaren cũng đã được khẳng định trong các bài báo tổng quan Arora và cộng sự đã tổng kết các công trình ứng dụng của calixaren trong cảm biết hóa học và tách chiết [26] Creaven và cộng sự đã công bố một bài báo tổng hợp các nghiên cứu trên tạp chí

Coordination Chemistry Reviews; theo đó, các tác giả đã có bức tranh toàn cảnh về

các ứng dụng của calixaren từ trên 300 bài báo về lĩnh vực này trên các tạp chí khác nhau như tách chiết, trắc quang, điện hóa, cảm biến, màng vận chuyển, sắc kí [40] Tác giả Ludwig đã có một bài tổng quan dựa trên 487 tài liệu tham khảo về ứng

dụng trong phân tích và tách chiết của calixaren trên tạp chí Fresenius J Anal

Chem [105] Các công trình của tác giả Sliwa được tập hợp từ trên 200 bài báo

nghiên cứu khác nhau cho thấy khả năng ứng dụng rất phong phú của các lower calixaren với các ion kim chuyển tiếp, ion nhóm lantan và nhóm actini [143-145]

Từ đó đến nay đã có thêm rất nhiều công trình nghiên cứu được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín Điều đó cho thấy ưu thế vượt trội của calixaren trong tách chiết và làm giàu

1.2 Tổng quan về azocalixaren

Đối với hướng upper rim, một trong những loại dẫn xuất được các nhà khoa học quan tâm nhiều đó là tạo ra các nhóm chức mang màu như nhóm azo N=N Với một hoặc nhiều nhóm azo liên hợp với nhân thơm, loại dẫn xuất này có nhiều tên gọi khác nhau như azocalixaren hoặc dẫn xuất diazotizated calixaren Trong phần này, chúng tôi trình bày một số vấn đề về tổng hợp, đặc tính phổ, khả năng tạo phức, tách chiết

và cảm biến hóa học của azocalixaren

1.2.1 Tổng hợp azocalixaren

Azocalixaren đầu tiên được tổng hợp bởi Shinkai vào những năm 1990 của thế

kỉ trước [140] Nhóm nghiên cứu này đã thực hiện phản ứng azo hóa giữa calix[4]aren với ion benzendiazonium trong tetrahydrofuran ở nhiệt độ 5oC trong pyridin Kết quả thu được là các dẫn xuất azocalixaren với các nhóm thế khác nhau Sau đó, Nomura và cộng sự cũng tổng hợp được một số dẫn xuất azocalixaren mới

và nghiên cứu khả năng tạo phức của các hợp chất này với ion kim loại [121] Tùy theo các nhóm thế khác nhau, mỗi azocalixaren được tổng hợp theo những quy trình khác nhau Tuy nhiên, nguyên tắc tổng hợp chung là dùng phản ứng azo hóa giữa calix[n]aren với các hợp chất hữu cơ Chẳng hạn như quy trình tổng hợp của nhóm tác giả Karci thuộc Khoa Hoá - Trường Đại học Pamukakale-Thổ Nhĩ Kì công bố như sau: Chuẩn bị dung dịch muối 2-chlorophenyldiazonium clorua bằng cách cho 2-cloroanilin (1,28 g,10 mmol), NaNO2 (0,69 g, 10 mmol) và HCl (7 mL) vào 25

mL H2O, sau đó thêm từ từ vào dung dịch ở 5oC chứa calix[4]aren (1,0 g, 2,36 mmol) và CH3COOONa.3H2O (4,08 g, 30 mmol) trong dung môi hỗn hợp H2O-

DMF (26 mL, 5:8 v/v) Sản phẩm thu được là các dẫn xuất azocalixaren (2)(13)

có màu vàng sậm [80] Tác giả người Trung Quốc là Ma và cộng sự tổng hợp được

Hình 1.8 Công thức cấu tạo của một số azocalix[4]aren và azocalix[6]aren

Nhóm nghiên cứu của Sener đã tổng hợp được 6 dẫn xuất azocalixaren bằng cách cho nitrosyl sulphuric phản ứng với calix[4]aren Sau đó, nhóm này cũng dùng quy trình tương tự để tổng hợp hetarylazo calix[6]aren [136-138] Một công trình nghiên cứu thú vị của Bonvallet và cộng sự cho biết họ đã tổng hợp được một dẫn xuất azobenzen calix[4]aren 2 nhân và nghiên cứu khả năng tồn tại của hai đồng

phân cis-trans dựa vào các thông số nhiệt động (hình 1.9) [33]

Hình 1.9 Hai dạng tồn tại cis và trans của azocalixaren (20)

1.2.2 Tính chất phổ của azocalixaren

Cấu trúc của azocalixaren được xác định thông qua tính chất phổ của chúng như

UV, 1H-NMR, FT-IR, MS…Phổ UV của các dẫn xuất này có dải phổ cực đại trong khoảng 285-298nm với  rất cao Đây là kết quả của sự dịch chuyển của các electron

từ π  π* [48,140]

Phổ hồng ngoại IR của các dẫn xuất này có dải dao động hoá trị trong khoảng 3200-3500 cm-1 của nhóm –OH Giá trị này có thể cao hay thấp phụ thuộc vào độ bền liên kết hydro của các nhóm –OH Một số dao động đặc trưng như số sóng 3100-3000 cm-1 (arom, CCH), 2950-2900 cm-1 (aliph, CH), 1700-1600 cm-1 (arom C=C) và 1600-1500 cm-1 (N=N) [81]

Hình 1.10 Hai dạng đồng phân hỗ biến của một azocalix[4]aren

Bằng số liệu phổ IR, các tác giả Delegoz [48], Karakus [78,79] và Karci [80] đã chỉ ra rằng trong trạng thái rắn azocalixaren chỉ tồn tại dạng azo-enol duy nhất Trong phổ này các hợp chất đều có dao động của nhóm –OH trong khoảng 3340-3320 cm-1

và dải dao động hoá trị của nhóm –CO tại 1196-1063 cm-1.Ngược lại, trong dung dịch chúng có thể tồn tại ở hai dạng đồng phân hỗ biến là azo-enol và keto-hydrazo (xem hình 1.10) Hai dạng tồn tại của cũng được chứng minh bằng phổ 1H-NMR qua các nghiên cứu của Ho và cộng sự [70] Trong dung môi DMSO-d6, azocalixaren xuất hiện các tín hiệu của proton nhóm –OH ( =10,82-11,67) và của nhóm NH (

=13,56-11,57) Khi hai dạng này tách proton sẽ cho ra một anion tương ứng Sự hỗ biến của hai dạng này phụ thuộc rất nhiều vào dung môi hoà tan và pH của môi trường Do đó, cực đại hấp thụ của azocalixaren cũng tùy thuộc vào hai yếu tố này Cấu trúc của azocalixaren ở trạng thái tinh thể cũng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Tinh thể azocalixaren đầu tiên được công bố bởi Ehlinger và cộng sự khi kết tinh azocalixaren Bằng kĩ thuật X-ray, nhóm nghiên cứu đã xác định được các độ dài liên kết, góc liên kết của azocalixaren [57] Mới đây, nhóm nghiên cứu của Chang cũng đã dùng kĩ thuật X-ray để xác định được cấu

trúc tinh thể của một azocalixaren [34] (xem hình 1.11)

Hình 1.11 Cấu trúc tinh thể của một azocalixaren

1.2.3 Ứng dụng của azocalixaren trong phân tích

1.2.3.1 Trong nghiên cứu tạo phức và phân tích trắc quang

Điểm nổi bật của các azocalixaren là khả năng thay đổi màu sắc của chúng khi tương tác với các ion kim loại, ion vô cơ, hữu cơ…Chính vì thế, các dẫn xuất này được các nhà hóa học phát triển ứng dụng theo hướng phân tích trắc quang hoặc huỳnh quang Trong thời gian vừa qua, nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng

phức màu của các azocalixaren trong phân tích đã được công bố Kubinyi và cộng

sự cũng đã tổng hợp được 3 dẫn xuất azocalixaren và nghiên cứu khả năng tạo phức của các dẫn xuất này với các ion kim loại nhóm IA [90] Tác giả Lang và cộng sự

đã tổng hợp được một loạt dẫn xuất azocalix[4]aren và thiacalix[4]aren Thông qua việc khảo sát phổ UV-VIS, các dẫn xuất này cho thấy có khả năng tương tác rất tốt với các ion kim loại nhóm IA [96] Chang và cộng sự đã tổng hợp được dẫn xuất

azocalix[4]aren (21) có khả năng tạo phức với Ca2+, Pb2+ (xem hình 1.12) [34]

Hình 1.12 Phức màu của azocalixaren (21) với Ca2+ và Pb2+ Trong khi đó, Chen và Chung cũng tổng hợp được dẫn xuất azocalixaren để nhận biết Ca2+ và Ba2+ [37] Một nghiên cứu của Dong và cộng sự đã cho biết hợp chất calix[4]aren nitrophenylazo và distal etyl este có khả năng tạo phức chọn lọc với Ca2+ [53] Khả năng tương tác của azocalixaren với các ion kim loại nặng, có độc tính cao như Hg2+, Pb2+ cũng được nhiều nhà hóa học công bố như Bingol và cộng sự đã phát triển được một bột kit kiểm tra nhanh hàm lượng Hg2+ dựa vào phức

chất của Hg2+ với azocalixaren [31] Tác giả Kao, một nhà hóa học Đài Loan, đã sử dụng các allyl và arylazo-couple calix[4]aren tạo phức chọn lọc với Hg2+ ( = 128–162 nm) [77] hoặc nghiên cứu của Ho về phức chất của Hg2+ với một dẫn xuất metoxyphenylazocalixaren [70], hoặc nghiên cứu của Li dùng azocalixaren để nhận biết một số ion kim loại [100]

Trong nghiên cứu tạo phức, ion của kim loại chuyển tiếp được quan tâm nhiều nhất bởi độc tính của nó đối với môi trường và sinh vật Vì thế, các nghiên cứu về phức chất của các azocalixaren với các đối tượng này được các nhà khoa học đặc

biệt chú ý Deligoz và cộng sự cho biết họ đã điều chế được phức chất của dẫn xuất

azocalixaren (22) với các ion Cu2+, Ni2+ và Co2+ Cấu trúc của các phức đã được nghiên cứu thông qua các kĩ thuật UV-VIS, IR, 1H-NMR và phân tích nguyên tố Kết quả cho thấy các phức chất này đều có tỷ lệ 2:1 Phức của Cu2+ và Ni2+ với azocalix[4]aren ở dạng vuông phẳng còn phức của Co2+ ở dạng bát diện [48] (xem hình 1.13)

Hình 1.13 Phức hai nhân của azocalixaren (22) với ion kim loại

Một nghiên cứu khác của Bingol và cộng sự đã tìm thấy phức chất của azocalixaren với Cr3+ [32] Oueslati và cộng sự đã tổng hợp 6 dẫn xuất mới calix[4]aren chứa các nhóm chức 2,2-bipyridyl và azophenyl tại vị trí lower rim và upper rim Các dẫn xuất này có khả năng tạo phức chọn lọc với ion Zn2+ [122] Tác

giả Rouis phát hiện được phức của một loại dẫn xuất azocalixaren với các ion Eu3+,

Ag+ và Cu2+ [131]

Dựa vào phức chất của các ion kim loại với azocalixaren, nhiều tác giả đã xây dựng thành công phương pháp phân tích các ion kim loại Ma và nhóm nghiên cứu đã xây dựng được quy trình phân tích hàm lượng Ni2+ với có độ nhạy và độ chính xác cao Theo tác giả này, Ni2+ tạo phức 1:1 với (1), khoảng nồng độ của Ni2+ tuân theo

định luật Beer trong khoảng 1,7.10-75,1.10-6 mol.L-1 Hệ số hấp thụ phân tử (ε) là 1,28.105 tại bước sóng 580 nm, LOD có giá trị là 1,4.10-7 mol.L-1 (S/N=3) RSD của nồng độ 8,5.10-7 mol.L-1 Ni2+ là 2.7% (n =10) Phương pháp đề xuất đã được sử dụng

để xác định vết Ni2+ trong mẫu thực tế với kết quả tin cậy [107] Trong khi đó, với thuốc thử azocalixaren gắn thêm các nhóm sunfonat tan trong nước, nhóm nghiên cứu của Lu đã tìm ra phức chất của hợp chất này với Cr3+ trong môi trường axit Phức có cực đại hấp thụ tại 520 nm, điểm đẳng quang tại 470 nm, khoảng nồng độ Cr3+ tuân theo định luật Beer trong khoảng 9,35.10-44,45.10-3mol.L−1, phương trình hồi quy có

dạng A = 0,001.C 10-4(mol.L-1 Cr3+) + 0.2379, r = 0,998, n=6 [104]

Hình 1.14 Dẫn xuất azocalixaren (23) dùng để phân tích ion Pb2+

Ở Việt Nam, tác giả Tan và Le đã sử dụng dẫn xuất azocalix[4]aren

5,14,17,23-tetra[(2-benzoic acid)(azo)phenyl] calix[4]aren (23) để tạo phức với Pb2+ Dựa vào sự thay đổi phổ hấp thụ, nhóm nghiên cứu này đã xây dựng quy trình phân tích Pb2+ Khoảng nồng độ của Pb2+ tuân theo định luật Beer là 2,0.10-62,4.10-5 mol.L-1 Hệ số

tắt hấp thụ phân tử (ε) là 1,89.104 L.mol-1.cm-1 tại 440 nm và LOD là 1,6.10-6 mol.L-1

[5,150,151] Một nghiên cứu gần đây của nhóm này đã công bố phức chất của (23)

với Ce(IV) trong môi trường axit và đề xuất quy trình phân tích ion này [97]

Nghiên cứu của Ebdelli và cộng sự cho biết họ đã tổng hợp được azocalixaren

(24): calix[4]aren và dẫn xuất (25): 5,17-bis(phenylazo)-26,28-dihydroxy-25,27-

5,17-bis(4-nitrophenylazo)-26,28-dihydroxy-25,27-di(ethoxycarbonylmethoxy)-di(etoxycacbonylmetoxy)-calix[4]aren Sau đó, nhóm này cũng đã khảo sát khả năng tạo phức của các dẫn xuất này với các ion kim loại, kết quả cho thấy rằng hai hợp chất này tạo phức chọn lọc với với ion Eu3+ (xem hình 1.15), giá trị hằng số bền (Log K) của hai phức lần lượt là 7,9 và 7,8 và họ đã đề xuất quy trình phân tích ion này [54,55]

Hình 1.15 Hai azocalixaren tạo phức chọn lọc với Eu3+ Ngoài phức chất với ion kim loại, các nhà khoa học cũng đã tìm ra phức chất của một số dẫn xuất azocalixaren với các cation hữu cơ [154] Như vậy, azocalixaren đã cho thấy được vai trò quan trọng trong nghiên cứu tạo phức và phân tích trắc quang Các nhà hóa học đã và đang nỗ lực tìm ra các dẫn xuất mới, các tín

hiệu mới nhằm xây dựng các quy trình phân tích đơn giản hơn, chi phí thấp hơn cũng như có độ nhạy và độ chọn lọc cao hơn

1.2.3.2 Trong tách chiết, làm giàu

Sử dụng các azocalixaren trong tách chiết ion kim loại cũng được nhiều nhóm nghiên cứu Nhóm nghiên cứu của Ak cũng tổng hợp được các dẫn xuất azocalixaren chứa các nhóm este, xeton để chiết các ion kim loại chuyển tiếp [22] Một nghiên cứu khác của nhóm này cho biết 4 dẫn xuất azocalixaren mới đã được tổng hợp và các tính chất của chúng như phổ hấp thụ, giản đồ phân tích nhiệt và khả năng tạo phức, tách chiết với các ion kim loại đã được khảo sát [23] Chawla và

cộng sự đã tổng hợp được một số dẫn xuất diphenylimidazolyl calix[n]aren (n = 4,

6, 8) và sử dụng các hợp chất này để chiết chọn lọc các ion hóa trị I như Na+, K+,

Cs+ và Ag+ [35,36] Nghiên cứu của Deligoz và cộng sự với 9 loại thuốc thử hữu cơ gồm hai dẫn xuất diazo-coupling calix[n]aren, bốn dẫn xuất của phenol và 3 dẫn xuất este trong tách chiết các ion Ag+, Hg+, Hg2+, Co2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Al3+, Fe3+

và Cr3+ Kết quả nghiên cứu cho thấy p-(4-phenylazophenylazo)calix[4]aren cho

hiệu suất cao nhất [45,49] Delegoz cũng đã nghiên cứu khả năng chiết chọn lọc ion

Fe3+ từ môi trường pH thấp [46] Nhóm nghiên cứu này cũng chiết thành công ion dicromat trong môi trường axit bằng azocalixaren [50] Tác giả Halouani và nhóm nghiên cứu đã tổng hợp được 8 dẫn xuất azocalixaren và nghiên cứu cấu trúc của chúng bằng các phương pháp phổ MS, 1H-NMR, IR và X-ray Sau đó, nhóm này đã khảo sát khả năng chiết của các dẫn xuất này với các ion kim loại nhóm IA, số liệu cho thấy ion K+ được chiết với hiệu suất cao nhất [67]

Nghiên cứu đáng chú ý của Kumar và cộng sự đã xây dựng thành công phương pháp chiết trắc quang Pd(II), Fe(III) và Tl(IV) từ môi trường HNO3 bằng p-

[4-(3,5-dimetylisoxazolyl)azophenylazo]calix(4)aren vào dung môi 1,2-dicloetan với ion cộng hợp picrat [93] Trong một công trình khác, nhóm của Kumar cũng đã

điều chế được hợp chất

25,26,27,28-tetrahydroxy-5,11,17,23-tetra-[4-(N-hydroxyl-3-phenylprop-2-enimidamido)phenylazo]calix[4]aren và đã sử dụng phương pháp

chiết-trắc quang để định lượng ion Cu2+, Co2+, Rh3+ và Ir3+[94] Gần đây nhất, trong một bài báo tổng quan, tác giả Delegoz đã tổng kết về khả năng tách chiết của azocalixaren với các ion kim loại khác nhau từ hơn 60 công trình đã công bố [51,52]

1.2.3.3 Trong phân tích điện hóa và cảm biến hóa học

Ngày nay, việc tổng hợp các chất hữu cơ mới có tính chọn lọc cao với các đối tượng phân tích rồi kết hợp chúng với các vật liệu khác để tạo ra một thiết bị cảm biến có độ nhạy và độ chọn lọc cao đang là một hướng nghiên cứu mới, thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học [139] Trong xu hướng ấy, azocalixaren cũng là một trong những dẫn xuất được quan tâm hàng đầu Chẳng hạn như nghiên cứu của Chang và cộng sự đã chế tạo được chemosensor từ dẫn xuất đi-

và triazol calix[4]aren để phát hiện các ion Ca2+ Pb2+[34]

Hình 1.16 Azocalixaren dùng để chế tạo sensor phát hiện ion Hg2+[70,77] Trong khi đó, tác giả Lu cho biết họ đã chế tạo được điện cực chọn lọc ion

Pb2+ (ISE) dựa vào dẫn xuất carboxyphenylazocalixaren và ứng dụng phân tích hàm lượng nguyên tố này trong mẫu thực tế [102] Trong một nghiên cứu khác, tác giả này đã chế tạo được điện cực chọn lọc ion Hg2+ dựa vào dẫn xuất thiazole azo calix[6]aren [103] Nghiên cứu chế tạo cảm biến phát hiện thủy ngân dựa vào azocalixaren còn có các tác giả khác như Ho [70], Kao [77] và Wang [159]

Kumar và Shim đã chế tạo được điện cực chọn lọc Cr3+ từ

p-(4-acetanilidazo)calix[4]aren Điện cực này phát hiện chọn lọc được ion Cr3+ khi có

mặt của các ion khác như Li+, K+, Na+, Ni2+, Co2+, Cu2+, Sr2+, Ba2+, Cs+, Pb2+, Zn2+,

Mg2+, Cd2+, Al3+, Fe3+ và La3+ Phương trình hồi quy được thiết lập trong khoảng nồng độ 9,0.10-7 mol.L-1 đến 1,1.10-1 mol.L-1 Điện cực này rất chọn lọc với Cr3+trên nền mẫu các ion khác như Li+, K+, Na+, Ni2+, Co2+, Cu2+, Sr2+, Ba2+, Cs+, Pb2+,

Zn2+, Mg2+, Cd2+, Al3+, Fe3+ và La3+ [91] Trong một nghiên cứu khác, nhóm này cho biết họ đã chế tạo được điện cực chọn lọc ion Co2+ dựa vào azocalixaren Nồng

độ tuyến tính của ion phân tích là 9,2.10-61,0.10-1M và sensor này có giới hạn phát hiện là 4,0.10- 6M, trong khoảng pH 4,07,2 [92]

Một nghiên cứu mới công bố gần đây của Ebdelli và cộng sự cho biết họ đã sử

dụng dẫn xuất tetrakis(phenylazo)calix[4]aren (28) để phát hiện cation Sử dụng

thông tin từ phổ hấp thụ, nhóm này đã nghiên cứu khả năng tạo phức giữa dẫn xuất này với các ion Ni2+, Co2+, Hg2+, Al3+, Pb2+ và Eu3+ Kết quả cho thấy (28) tạo phức

chọn lọc với Eu3+ Dựa vào các tín hiệu thu được, ở công trình tiếp theo nhóm nghiên cứu này đã chế tạo sensor điện hóa phát hiện các ion Hg2+, Ni2+ và Eu3+ ở cấp độ vết [54,55]

Hình 1.17 Phổ hấp thụ của azocalixaren (28) với một số ion kim loại

Nhóm nghiên cứu của Echabaane đã chế tạo được bộ cảm biến quang học dựa trên một dẫn xuất azocalixaren dùng để phát hiện ion Eu3+ [56] Mlika và cộng sự lại sử dụng một dẫn xuất azocalixaren để chế tạo điện cực chọn lọc ion Au3+ [115] Liu và

nhóm nghiên cứu đã sử dụng nitrophenylazocalix[4]aren làm sensor quang học để phát

hiện các amin bay hơi; sensor này có độ chọn lọc cao nhất đối với n-hexylamin [101] Menon và cộng sự đã điều chế được một màng PVC chứa p-(2-hydroxy

phenylazo)calix[4]aren để chế tạo điện cực phát hiện ion Nd3+ [110] Hoặc nhóm nghiên cứu của Kim và cộng sự cho biết họ đã chế tạo được sensor huỳnh quang dùng

để phát hiện ion F- [84,85]

1.2.3.4 Trong phân tích định tính

Ngoài những ứng dụng nêu trên, azocalixaren còn được ứng dụng trong phân tích định tính Nghiên cứu của Kim và cộng sự đã dùng hai dẫn xuất azocalixaren để phân tích nhóm ion kim loại [87] Chen và cộng sự đã khảo sát sự tương tác của 5 dẫn xuất azocalix[4]aren với các anion như F-, CH3COO-, PO43-…Kết quả cho thấy các dẫn xuất này tương tác rất chọn lọc với ion F- [38] (xem hình 1.18) Một nghiên cứu khác của Jung cho biết một số dẫn xuất azocalixaren còn được dùng để phân tích nhóm amin [75]

Hình 1.18 Phổ hấp thụ của azocalixaren với ion một số anion

Ngoài ra, azocalixaren còn được ứng dụng trong công nghệ nhuộm, in Chẳng hạn như nghiên cứu của Menon cho biết nhóm này đã tổng hợp được 6 dẫn xuất azocalixaren mới và ứng dụng các dẫn xuất này trong công nghệ nhuộm vải, làm mực in [111] Một nghiên cứu khác của Kamboh và cộng sự cho biết đã gắn được các azocalixaren vào nhựa Amberlite XAD-4, để tạo ra một loại vật liệu mới được

sử dụng trong việc thu hồi các chất màu trong nước thải dệt như Reactive Black-5 (RB-5), Reactive Red-45 (RR-45) và Congo Red (CR) [76]

1.3 Các nghiên cứu về hợp chất azocalixaren sử dụng trong luận án

Trong luận án này chúng tôi tiến hành khảo sát sự tương tác của các ion kim loại với 3 thuốc thử azocalixaren Các hợp chất này được tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc, thành phần và công bố bởi các nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Hóa học, Đại học Quốc gia Seoul- Hàn Quốc [86] Nhóm nghiên cứu này cũng đã nghiên cứu khả năng tương tác của TEAC với các ion kim loại trong dung môi khan (dung môi MeCN) Kết quả nghiên cứu cho thấy hợp chất này tạo được phức màu với một số ion kim loại chuyển tiếp như Cr(III), Fe(II), Ni(II) và Pb(II) Các phức chất tạo ra

có dịch chuyển max khá lớn từ 355nm đến 480-500nm Nhóm nghiên cứu cũng đã

đề xuất cơ chế tạo phức, theo đó ion kim loại sẽ bị bẫy vào vùng không gian trung tâm của phân tử và tạo liên kết với các nhóm azo và nhóm este để hình thành các phức vòng bền

Ở công trình tiếp theo vào năm 2008 [87], nhóm tác giả này đã nghiên cứu khả

năng tương tác của dẫn xuất azocalixaren (23) với các ion kim loại Theo đó, hợp

chất này có khả năng tương tác với các ion kim loại nhóm IIA, chuyển tiếp…Dựa vào màu sắc của phức, họ đã đề xuất quy trình phân tích nhóm ion kim loại (hình 1.20)

Hình 1.20 Sơ đồ phân tích định tính nhóm ion kim loại

Như vậy, các nghiên cứu về MEAC, DEAC và TEAC chỉ mới là những tín hiệu ban đầu trong dung môi khan và chỉ dừng lại ở việc phân tích nhóm cation chứ chưa nghiên cứu phân tích định lượng ion đơn lẻ Do đó, trong luận án này chúng tôi tiếp tục nghiên cứu tín hiệu tương tác của 3 thuốc thử này với các ion kim loại trong một số dung môi khác khi có mặt của nước để thuận lợi trong việc xây dựng

quy trình phân tích các mẫu thực (các thông tin về MEAC, DEAC và TEAC được

trình bày ở phần phụ lục)

1.4 Vài nét về hóa học siêu phân tử và phức Host-Guest

1.4.1 Hóa học siêu phân tử

Năm 1894, Emil Fischer đề xuất nguyên lý ổ khóa và chìa khóa “Lock and Key” cho cơ chế ghi nhận và tương tác của enzyme với chất nền Nguyên lý này đã giúp các nhà khoa học khai sinh ra một ngành hóa học mới là Supramolecular Chemistry (hóa học siêu phân tử) Thuật ngữ Supramolecular Chemistry nghĩa là hóa học ở ngoài mức độ phân tử (chemistry beyond the molecule) dùng để chỉ hai hay nhiều phân tử mà giữa chúng có tương tác bằng những liên kết liên phân tử yếu dẫn đến kết hợp giữa chúng để tạo nên những tổ hợp phân tử thường có kích thước lớn hơn Trong quá trình phát triển, hợp chất siêu phân tử được chia làm 3 loại chính sau đây: Crown ete, Cyclodextrin và Calixaren Hóa học siêu phân tử đã được vinh danh vào năm 1987 với giải thưởng Nobel của Pedersen và cộng sự về nghiên cứu phức của ete vòng với các ion kim loại [65]

1.4.2 Phức Host-Guest (H-G)

Khi có sự kết hợp xảy ra giữa hai phân tử khác nhau về độ lớn, thông thường phần tử có kích thước lớn hơn sẽ chứa đựng phân tử nhỏ hơn Phân tử có kích thước lớn được gọi là chủ thể (host) và phần tử nhỏ hơn được gọi là khách thể (guest) Hợp chất mới có kích thước và khối lượng phân tử lớn hơn được hình thành do sự kết hợp giữa host và guest được gọi phức chất Host-Guest Hiện nay có rất nhiều loại host khác nhau như crown ete, cyclodextrin, calixaren, cyclophan Trong khi

đó, guest thường là những phân tử dung môi, ion, fulleren, phân tử hữu cơ như amino axit [29,44]

Hình 1.21 Phức chất H-G giữa Cuccurbituril với Trinitroxide supraradical 1.4.3 Điều kiện để hình thành phức Host-Guest

Để hình thành phức chất H-G, các phân tử chủ (host) phải thỏa mãn các điều kiện như phân tử phải có các khoảng trống bên trong phân tử Khoảng trống này phải có kích thước đủ lớn để chứa được phân tử khách (guest) hoặc cấu trúc của nó

có thể linh động chuyển đổi để có thể bẫy được guest Ngoài ra, host phải chứa các nhóm cho electron như nhóm –OH, -SH, -NH2…hoặc hệ thống liên kết  có mật độ electron đủ lớn để hình thành tương tác với các phân tử khách

Trong khi đó, kích thước của guest phải phù hợp với khoảng trống của host và

có khả năng tạo thành liên kết với host sau khi bị bẫy vào khoảng trống (các liên kết hình thành có thể là ion, cộng hóa trị hoặc tương tác Van der Waals…)

Sự hình thành phức chất Host-Guest gồm các giai đoạn sau đây:

 Trong điều kiện thuận lợi, phân tử “host” và tác nhân “guest” tiến lại gần nhau theo hướng có lợi nhất về mặt lập thể và năng lượng

 Giai đoạn tiếp theo phân tử “host” sẽ bẫy tác nhân “guest” vào trong khoảng không gian của nó

 Hình thành liên kết giữa phân tử “host” và “guest” thông qua các dạng liên kết như phối trí, ion hoặc tương tác tĩnh điện

Độ bền của phức Host-Guest được đánh giá thông qua hằng số tạo phức Dựa vào tín hiệu từ các phổ như hồng ngoại, tử ngoại, NMR, ESR, hoặc đo điện thế, người ta sử dụng một số phương pháp gần đúng như Benesi-Hildebrand, phương pháp hàm phi tuyến tính để xác định hằng số bền

Hình 1.22 Một sơ đồ tạo phức Host-Guest

Kết luận: Hóa học siêu phân tử và phức chất Host-Guest ngày càng đuợc

quan tâm bởi nhiều ngành khác nhau như hóa học, sinh học, vật lý, khoa học vật liệu, nghiên cứu và mô hình hóa bằng máy tính Những ứng dụng quan trọng của phức Host-Guest như vận chuyển ion qua những màng kị nước, sản xuất thiết bị quang học, xúc tác cho phản ứng, chế tạo đầu dò điện cực, điều chế màng bắt chất thải phóng xạ từ nhà máy điện hạt nhân, tách chiết chọn lọc một hay nhiều chất từ một hỗn hợp thông qua sự tạo phức…Ngoài ra, trong thời gian gần đây những nghiên cứu chính về hóa học siêu phân tử là tổng hợp những hợp chất có cấu trúc

tương tự ADN để áp dụng trong y học (bắt chọn lọc các khối u, đưa thuốc vào trong

cơ thể…), tạo ra nhiều dạng vật liệu mới, các thiết bị quang học có khả năng khuếch

là sự hợp thành của 3 đồng vị ổn định; Cr52, Cr53 và Cr54 với Cr52 là phổ biến nhất (83,789%) Các nhà khoa học đã xác định được 19 đồng vị phóng xạ của crom trong

đó ổn định nhất là Cr50 có chu kỳ bán rã trên 1,8.1017 năm, và Cr51 với chu kỳ bán rã 27,7 ngày Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày và phần lớn là ít hơn 1 phút.Crom có điện tích hạt nhân là 24, với cấu hình là 3d54s1nên crom tạo được nhiều hợp chất có số oxi hóa khác nhau nhưng bền nhất là số oxi hóa +3, số oxi +6 kém bền hơn Ở điều kiện bình thường, crom rất bền với oxi không khí do có lớp Cr2O3 bền bảo vệ Vì thế, người ta thường mạ crom lên các vật kim loại Crom không tác dụng với nước nhưng tác dụng được với axit HCl và

H2SO4 loãng Tương tự như sắt và nhôm, crom bị thụ động trong HNO3 đặc, nguội

và H2SO4 đặc nguội Crom được điều chế bằng phản ứng nhiệt nhôm [6]

Các hợp chất của crom (II) như CrO, Cr(OH)2 có tính khử mạnh Trong khi

đó, hợp chất crom (III) vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa Oxit và hydroxit của Cr(III) có tính lưỡng tính Hợp chất có ứng dụng nhiều trong ngành nhuộm vải, thuộc da là K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O Hợp chất crom (VI) có tính oxi hóa mạnh, chẳng hạn như CrO3 có tính oxi hóa rất mạnh, oxi hóa được một số chất vô cơ và

hữu cơ Đây là một oxit axit, tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic

H2CrO4 và axit đicromic H2Cr2O7 Hai axit này đều không bền, chỉ tồn tại trong dung

dịch Nếu tách khỏi dung dịch, chúng sẽ bị phân hủy trở lại tạo thành CrO3 Muối của

crom (VI) có hai loại là cromat và đicromat Muối cromat có màu vàng và đicromat

có màu da cam là những hợp chất rất bền và độc [58,112]

1.5.2 Khả năng tạo phức của crom

Khả năng tạo phức của crom rất phong phú mà đặc biệt là Cr(III) Ion này có

thể tạo phức với các phối tử vô cơ như NH3, OH-, H2O [1] Một số nghiên cứu về

phức của Cr(III) với các thuốc thử hữu cơ như nghiên cứu của Ewais với thuốc thử

DL-valin and L-arginin [59], của Maples [108], của Pestovsky [124] hoặc phối tử

picolinat có khả năng tạo phức 1 nhân hoặc 2 nhân với ion Cr(III) qua nghiên cứu

của Steams [147,148] Trong phức chất, Cr(III) có số phối trí là 6 và tạo ra phức bát

diện

Hình 1.23 Một số phức bát diện của Cr(III)

10-4% Chì thường gặp ở dạng hợp chất với lưu huỳnh, tạo thành sunfua PbS1+x (0 <

x < 0,5) gọi là galen, có trong thành phần của các quặng sulfua đa kim loại Chì được dùng bọc dây cáp, chống tia phóng xạ và tia rơnghen, chế tạo anốt khi điện phân muối sunfat Hàm lượng chì trong nước thiên nhiên rất nhỏ, nằm trong khoảng 0,001 – 0,023 mg/L Trong nước thải của các nhà máy hóa chất và các khu luyện kim có chứa lượng chì đáng kể Nước thải có thể chứa chì ở dạng ion tan (ion đơn hoặc ion phức) hoặc dưới dạng muối khó tan như: sunfat, cacbonat và sunfua [6] Trong đất và đá tự nhiên, chì là một nguyên tố vi lượng (< 0,1% khối lượng vỏ trái đất) Hàm lượng trung bình của chì trong đá vỏ cứng khoảng 16 µg/g, trong anđêsít là 8,3 µg/g, và trong granit là 22,7 µg/g Như vậy, hàm lượng chì tăng cùng hàm lượng silicat trong đá Trong đá trầm tích (diệp thạch và đá sét kết ), hàm lượng trung bình của chì là 23µg/g; trong sa thạch (chiếm 15% đá trầm tích) là 10 µg/g; Trong dolomit và đá vôi (chiếm 5% đá trầm tích) là 7 µg/g Hàm lượng chì trong đất khoảng 1040 µg/g

Quá trình sản xuất, tái chế và sử dụng các dạng sản phẩm chứa chì là một trong những yếu tố đưa chì vào môi trường Những hợp chất của chì có khuynh hướng tích lũy trong đất và trầm tích, từ đó xâm nhập vào thực vật làm ô nhiễm chuỗi thức ăn cho động vật và con người Việc tiếp xúc đối với chì ở con người có thể là kết quả trong một phạm vi rộng lớn của các ảnh hưởng sinh học dựa trên mức

độ và giai đoạn tiếp xúc Các ảnh hưởng khác nhau xuất hiện trong một phạm vi rộng lớn của các liều lượng, với việc phát triển của bào thai và trẻ sơ sinh thì chì nhạy cảm hơn đối với người trưởng thành Tiếp xúc ở mức độ cao với chì có thể

dẫn đến những ảnh hưởng sinh học độc hại đối với cơ thể con người như gây ra các vấn đề trong tổng hợp hemoglobin, ảnh hưởng tới thận, đường tiêu hóa, hệ sinh dục

và ảnh hưởng cấp tính hay mãn tính tới hệ thống thần kinh Ở mức độ trung bình, chì có những tác động ảnh hưởng thể hiện qua những biểu hiện lâm sàng, như phát triển tâm lý, trí tuệ của trẻ em [39,69]

1.5.5 Khả năng tạo phức của chì

Khả năng tạo phức của chì cũng được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu Trong dung dịch, ion Pb2+ có khả năng tạo phức với các thuốc thử như 1,2-

Diamincyclohexan-N,N,N’,N’-tetra acetic acid [89]; dithizon, dietyldithiocarbamat, 4-(2-pyridilazo) resorcinol, diphenyl-carbazon, arsenazo-III; 2-(2-thiazolylazo)-p-

cresol, 1-(2-thiazoylazo-)2-naphthol, arsenazo-TB, xylenol da cam, porphyrin [155] Trong phức chất, chì thường có các số phối trí 4, 5,6,7,8

Hình 1.24 Cấu trúc một dạng phức của chì.

1.5.6 Một số phương pháp xác định hàm lượng chì

Trong dung dịch, ion Pb2+ tạo phức với một số thuốc thử hữu cơ tạo nên tổ hợp mang màu Vì thế, người ta thường xác định hàm lượng chì bằng phương pháp trắc quang Chẳng hạn, Fang cho biết hàm lượng chì được xác định bằng thuốc thử

dibromo-p-metylcarboxysunfuazo [62] Nagalakshmi và cộng sự dùng thuốc thử

3,5-dimethoxy-4-hydroxybenzandehit isonicotinoyl hydrazon để tạo phức với chì và dùng phương pháp phổ đạo hàm để xác định hàm lượng chì [118] Tác giả Shiri và cộng sự định lượng chì bằng thuốc thử alizazin [142] Ngoài ra, chì còn được xác định bằng nhiều thuốc thử khác nhau như dithizon, xylenol da cam, porpyrin…như

đã trình bày ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Một số thuốc thử hữu cơ dùng để xác định chì

Thuốc thử max .104 Ion cản Tài liệu

tham khảo

Dietyldithiocacbamat 435 1,3 Cu, Hg, Zn, Fe [155] 4-(2-Pyridiazo resorcinol 520 4,3 Không đáng kể [155] Diphenyl-cacbazon 525 7,2 Không đáng kể [155] Arsenazo-III 660 3,0 Al, Cu, Th, Ti, U, Fe [155]

2-(2-Thiazoylazo-p-crezol) 650 2,07 Ni, Co, Zn, Fe,Cd [155]

1-(2-Thiazoylazo-2-naphtol) 575 3,6 Co, Zn, Fe, Mn [155] 2-Naphtol arsenazo-TB 620 1,8 Ti, Th [155] Xylenol da cam 580 2,3 Hg, Zn, Al, Bi, Ni, Re [155] Porpyrin 479 22 Cu, Ni, Mn, Cd, Ca, Mg [155] Azocalixaren 440 1,89 Không đáng kể [151]

Bên cạnh đó, chì cũng được xác định bằng phương pháp AAS với độ nhạy cao khi dùng vạch phổ 283,3 nm Sự có mặt của Al, Be, Th, Zr có thể gây ảnh hưởng do việc một phần chì tham gia vào thành phần của các hợp chất bền nhiệt của các nguyên tố nói trên Ngoài ra, chì còn được xác định bằng phương pháp ICP-MS với đồng vị được lựa chọn là 208Pb [149]

thori Thori cũng là một trong những kim loại được dùng làm thanh nhiên liệu trong lĩnh vực hạt nhân Nguyên tử thori có cấu hình electron ở một trong hai dạng là 6d27s2 hoặc 5f16d17s2 Với cấu hình này, thori có 4 electron hóa trị và trong hợp chất số oxi hóa đặc trưng và bền là +4 [6]

1.5.8 Khả năng tạo phức của thori

Trong dung dịch ion Th4+ thủy phân rất mạnh tạo ra các hợp chất hydroxo hoặc các phức oxo dạng đa nhân Do đó, có thể kết tủa Th(IV) bằng dung dịch amoniac hoặc hexametylenđiamin Trong các muối của thori thì muối nitrat có độ tan lớn nhất, tan được trong cả các dung môi hữu cơ như ancol và xeton do có kích thước và điện tích ion lớn Ngoài ra, ion Th(IV) còn có các obitan trống ở phân lớp 6d và 4f còn trống nên khả năng tạo phức của Th(IV) rất đa dạng Trong phức chất, ion Th(IV)thông thường có số phối trí là 8 Trong thời gian gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã tổng hợp được các phức chất của ion này có số phối trí là 9 như nghiên cứu của Harrowfiled [68], hoặc 10 hoặc 12 của Mohamed [116] Đặc biệt hơn, nghiên cứu của Daly và cộng sự người Mỹ công bố năm 2010 cho biết họ đã

tìm ra được phức của Th(IV) với N,N-dimetylaminodiboranat dưới dạng

[Th(H3BNMe2BH3)4] Bằng kĩ thuật chụp X-ray người ta tìm thấy trong phức chất này ion Th(IV) có tới 15 phối trí (hình 1.25) [43]

Hình 1.25 Cấu trúc phức 15 phối trí của Th(IV)

1.5.9 Một số phương pháp xác định thori

Hiện nay, các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để xác định hàm lượng thori như phương pháp phân tích trọng lượng bằng kết tủa oxalat hoặc bằng phương pháp chuẩn độ với EDTA Phương pháp thường được sử dụng là phương pháp trắc quang với các thuốc thử hữu cơ trình bày ở bảng 1.2

Một nghiên cứu rất đáng chú ý của Gumrah và cộng sự cho biết, dựa vào phức chất của thori với arsenazo III, thorin và thionin, nhóm tác giả này đã định lượng được thori bằng cách sử dụng hệ thống cảm biến vi chip [64]

Trong thời gian gần đây, các nhà khoa học phân tích đã xây dựng nhiều quy trình xác định đồng thời thori và urani bằng phương pháp trắc quang như phương pháp mạng nơron hoặc phương pháp phổ đạo hàm [2,11,13,25] Ngoài ra, thori cũng được xác định bằng các phương pháp khác như kích hoạt nơtron (NAA) tại đỉnh năng lượng 314 keV [8,146] hoặc khối phổ cao tần cảm ứng plasma (ICP-MS) với độ chính xác cao [12,130]

Bảng 1.2 Một số thuốc thử hữu cơ dùng để xác định thori

tham khảo Bromocresol orange 560 0,5 6,4 F-, Zr4+, Oxalat [83]

Ericchrom Cyanin R 590 4,3 6,6 Nhiều ion [155] Pyrocatechol tím 660 7,5 6,2 Fe3+, Al3+, Ga3+ [155] Chrom Azurol S 630 5,2 14 Tách trước Th4+ [155] Arsenazo-III 660 8N HCl 8,6 Ti4+, Hf4+, Zr4+ [11],

[155]Xylenol da cam 560 2,5-4 5,6 Al3+, Bi3+,Ce4+ [155]

Kết luận phần tổng quan

(1) Các dẫn xuất calixaren rất phong phú và những ứng dụng của chúng rất đa dạng Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phòng thí nghiệm lớn vẫn tiếp tục tổng hợp các calixaren mới nhằm đem lại những vật liệu có các ứng dụng như trên nhưng hiệu quả được cải thiện hơn Calixaren là một trong những khung phân tử thuận lợi nhất cho sự phát triển của hoá học siêu phân tử Calixaren cùng với resorcinaren và cyclodextrin đã tạo nên một bước chuyển tiếp của ngành hoá học siêu phân tử từ thế giới phẳng sang thế giới ba chiều Dựa trên những nỗ lực trong những thập niên vừa qua về việc tạo ra những hợp chất có tính chọn lọc lập thể, chúng ta có thể dự đoán rằng sự phát triển các phương pháp tổng hợp calixaren sẽ đưa đến những dẫn xuất mới với những tính chất lý thú đóng góp vào sự phát triển của khoa học đặc biệt là công nghệ nano Các nhà khoa học hiện nay cũng đang theo đuổi một hướng nghiên cứu hấp dẫn, đó là tạo ra những thiết bị làm việc với kích cỡ nano dựa trên calixaren, có khả năng chuyển tính chất bắt giữ đặc biệt thành tín hiệu và có thể chương trình hoá

(2) Azocalixaren là một trong những chất mang màu có nhiều ưu điểm vượt trội so với các thuốc thử truyền thống Khả năng tạo phức và ứng dụng những phức chất của chúng cũng rất phong phú Đây là một trong những hướng phát triển mới của ngành thuốc thử hữu cơ ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung Hy vọng trong thời gian tới sẽ còn nhiều thuốc thử mới dựa trên khung calixaren sẽ được tổng hợp nhằm đóng góp thêm về lĩnh vực này trong phân tích

(3) Một số phức của các azocalixaren với ion kim loại cũng đã được nghiên cứu Tuy nhiên, các nghiên cứu về phân tích định lượng với các ion như Pb(II), Th(IV), Cr(III)…dựa vào loại thuốc thử này rất ít Vì vậy, tìm kiếm các tín hiệu phân tích giữa các ion kim loại với loại dẫn xuất azocalixaren và xây dựng quy trình phân tích dựa vào các điều kiện tối ưu là việc rất cần thiết và có ý nghĩa

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT

THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích được lựa chọn trong nghiên cứu luận án này là phương pháp trắc quang so màu trong vùng tử ngoại khả kiến (UV-VIS) Đây là một phương pháp được sử dụng nhiều khi nghiên cứu phức chất trong dung dịch Vì vậy, để thực hiện được đề tài này, chúng tôi tiến hành các nghiên cứu theo các bước sau: Tìm tín hiệu tương tác của các dẫn xuất azocalixaren với ion kim loại bằng cách khảo sát phổ hấp thụ của thuốc thử và phức Sau đó xác định các điều kiện tối

ưu của phức như tỷ lệ tạo phức, hằng số tạo phức, pH tối ưu, các yếu tố ảnh hưởng Khảo sát tính chất phổ của thuốc thử hữu cơ và phức như phổ hồng ngoại, Raman, cộng hưởng từ hạt nhân, phổ khối lượng Kết hợp với các số liệu khảo sát bằng phần mềm ArgusLab với các dữ kiện phổ để đề nghị cơ chế tạo phức Sau cùng là xây dựng quy trình phân tích các ion kim loại tạo phức với thuốc thử

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu của luận án

Tìm tín hiệu phức (dựa vào màu sắc, trạng thái…) bằng phổ UV-VIS

Nghiên cứu tỉ lệ phức, hằng số bền của phức, các yếu tố ảnh hưởng bằng UV-VIS

Nghiên cứu tính chất phổ của phức như FT-IR, Raman, MS, 1H-NMR…

Đề xuất cấu trúc phức

Ứng dụng phức để xây dựng quy trình phân tích định lượng

2.1.1 Khảo sát tín hiệu tương tác của thuốc thử với các ion kim loại

Chúng tôi khảo sát các tín hiệu tương tác của các thuốc thử MEAC, DEAC và TEAC với một số ion kim loại bằng cách khảo sát phổ hấp thụ của từng hệ trên máy

đo UV-VIS Lambda 25 trong khoảng bước sóng từ 300700 nm Từ phổ hấp thụ, xác định các cực đại hấp thụ của thuốc thử và phức Khoảng cách giữa các cực đại hấp thụ càng lớn thì khả năng áp dụng phân tích của phức càng thuận lợi

2.1.2 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu của phức

Sau khi đã tìm được các tín hiệu phức, chúng tôi khảo sát các điều kiện tối ưu của phức như khoảng pH, độ bền của phức theo thời gian, khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer Các kết quả này là tiền đề để nghiên cứu thành phần của phức màu bằng phương pháp dãy đồng phân tử gam Phương pháp này dựa trên cơ sở xác định tỉ lệ nồng độ mol của các chất tác dụng với hiệu suất tạo màu lớn nhất bằng cách chuẩn bị một dãy gồm 9 dung dịch có pH như nhau và tổng nồng độ không thay đổi Đo mật độ quang của các dung dịch và lập đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của A vào tỉ lệ Me/R để suy ra tỉ lệ tạo phức Điểm gãy trên đường biểu diễn xác định tỷ lệ giữa các hợp phần, khi phức càng bền thì điểm gãy càng rõ nét [4,7] Hằng số bền của phức được xác định theo phương pháp Benesi-Hildebrand Phương pháp này được đề xuất vào năm 1949 bởi hai nhà hóa học Benesi và Hildebrand khi nghiên cứu tương tác cho-nhận giữa iot với các hợp chất thơm như

benzotriflo, toluen, o-xilen, p-xylen và mesitilen trong cacbon tetraclorua Đây là

một phương pháp gần đúng, phù hợp cho việc xác định bằng số bền của phức chất Host-Guest Phương pháp này cho phép tính toán được hằng số cân bằng và hệ số hấp thụ phân tử gam mà không cần quan tâm đến hằng số phân ly của thuốc thử cũng như hằng số tạo phức hydroxo của ion kim loại Nhiều nhóm nghiên cứu sử dụng để tính toán hằng số cân bằng cho phức chất Host (H)-Guest (G) [18,30,72,158]

Nguyên tắc của phương pháp được xây dựng như sau:

tuân theo định luật Beer

2.1.3 Nghiên cứu cơ chế tạo phức

Với các loại thuốc thử hữu cơ có cấu trúc đơn giản, có thể xác định được cơ chế tạo phức bằng phương pháp truyền thống [7,9,10] Tuy nhiên, đối với các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp như các azocalixaren không phải lúc nào cũng có thể xác định được các hằng số phân li của thuốc thử Vì vậy, chúng tôi kết hợp các điều kiện tối ưu với phần mềm tối ưu hóa ArgusLab 4.05 và các thông tin từ phổ như MS, IR, Raman, 1H-NMR để đề nghị cơ chế tạo phức

Cấu trúc của thuốc thử và phức cũng như điện tích cân bằng, độ dài liên kết, vị trí các nhóm nguyên tử, vị trí ion kim loại, năng lượng cực tiểu của hệ được khảo sát bằng phần mềm ArgusLab 4.05 Đây là chương trình tối ưu hóa mới được phát triển năm 2004 bởi Thomson [152] Điểm nổi bật của phần mềm này là thời gian tối

ưu hóa nhanh, thao tác tiến hành đơn giản, cho kết quả chính xác về cấu trúc, năng lượng cực tiểu, góc liên kết, độ dài liên kết và dự đoán khả năng hình thành liên kết giữa các nguyên tử, ion Tuy mới ra đời trong thời gian gần đây nhưng nó đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới Nhiều nghiên cứu được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín như công trình của các nhóm tác giả như Bano [28], Farrington [63], Janairo [74], Naz [119], Nematollahi [120], Poor