BẢN TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Họ và tên NCS: MAI VĂN BẢY
Tên đề tài luận án: “Áp dụng hóa tính toán trong thiết kế, tổng hợp và ứng dụng một số sensor huỳnh quang”.
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 9440119
Người hướng dẫn:
1. PGS.TS. Phạm Cẩm Nam
2. GS.TS. Dương Tuấn Quang
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế
1. MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1.1. Mục đích nghiên cứu
– Sử dụng hóa học tính toán để thiết kế và thăm dò hoạt động của sensor huỳnh
quang
Áp dụng kết quả thiết kế lý thuyết với thực nghiệm để tổng hợp các sensor huỳnh quang:
+ Sensor BDC phát hiện Cu² dựa trên dẫn xuất của coumarin
+ Sensor [CuBDC]² phát hiện cysteine dựa trên phức của BDC và Cu²+
+ Sensor RLED phát hiện Hg2+ dựa trên dẫn xuất của rhodamine spirolactam.
1.2. Đối tượng nghiên cứu
Sensor huỳnh quang BDC dựa trên dẫn xuất của coumarin
-Sensor huỳnh quang RLED dựa trên dẫn xuất của rhodamine spirolactam
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÃ SỬ DỤNG
2.1. Phương pháp tính toán lượng tử:
Phương pháp phiếm hàm mật độ sử dụng các phiếm hàm PBEO và M052X, phương pháp QTAIM, mô hình kích thích lỗ trống – electron.
2.2. Phương pháp thực nghiệm:
Phương pháp kết tỉnh lại, phương pháp sắc ký cột, phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân H và C, phương pháp UV-Vis, phương pháp huỳnh quang.
3. CÁC KẾT QUẢ CHÍNH VÀ KẾT LUẬN
1. Hóa học tính toán lượng tử đã được áp dụng thành công để hỗ trợ và định hướng thực nghiệm trong thiết kế, tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng ba sensor huỳnh quang mới là chemosensor BDC, chemosensor [CuBDC] và chemodosimeter RLED.
2. Sensor BDC có thể phát hiện Cu² với các đặc tính: giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng tương ứng là 4,0 ppb và 13,3 ppb; hoạt động theo kiểu ON – OFF; phản ứng xảy ra gân như tức thời; không bị ảnh hưởng bởi các cation kim loại khác như Na, K, Mg, Fe, Co, Ni, Zn, Pb và Cd²; có thể hoạt động trong khoảng pH rộng từ 5,0 đến 9,0. BDC và Cu tương tác với nhau theo cơ chế tạo phức với tỉ lệ phản ứng 1:1. Hằng số bên của phức [CuBDC] xác định bằng tính toán phù hợp tốt với thực nghiệm với giá trị logẞ tương ứng là 7,16 và 7,54. Ngoài ra có thể sử dụng BDC làm sensor trắc quang phát hiện Cu² với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 5,7 ppb và 19,0 ppb.
3. Sensor huỳnh quang [CuBDC] có thể phát hiện cysteine theo kiểu OFF ON với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 0,3 µM và 1,1 µM.
4. Sensor RLED có thể phát hiện chọn lọc Hg khi có mặt của các cation kim loại Cu2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+, Fe2+, Co, Ni, Ag, Na, K, Ca2+ và Mg2+ với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 0,14 µM và 0,47 µM. Kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm đều cho thấy RLED tương tác với ion Hg² thông qua phản ứng tạo phức dẫn đến mở vòng spirolactam và quá trình thủy phân tiếp theo tạo ra rhodamine 575 là một chất có màu hồng và phát huỳnh quang mạnh. Sensor RLED có thể hoạt động trong khoảng pH rộng từ 5,0 đến 10,0 và theo kiểu OFF-ON. Ngoài ra có thể sửdụng RLED làm sensor trắc quang phát hiện ion Hg với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 0,02 µM và 0,07 μ.Μ.
