Thạc Sĩ Nghiên cứu tính chất xúc tác oxi hoá - khử của phức chất Cu(II) với ligan và hỗn hợp ligan

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tuy có nhiều khả năng và đã đạt được nhiều ứng dụng trong thực tế nhưng xúc tác phức đồng thể oxi hoá khử vẫn còn là một
2. Mục đích
Nghiên cứu một cách hệ thống, chi tiết các vấn đề có mối tương quan mật thiết với nhau, đó là: Nhiệt động học sự tạo phức xúc tác (PXT), động học và cơ chế của các quá trình phân huyer H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2[/SUB] và oxi hoá Ind phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng. Từ đó nghiên cứu khả năng ứng dụng của phức chất tạo được vào trong thực tế.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu sự tạo phức giữa Cu[SUP]2+[/SUP] và các ligan trong các hệ đã chọn, xác định thành phần cấu tạo, độ bền, các đại lượng hoá - lý đặc trưng, chú trọng dạng phức đóng vai trò xúc tác.
- Chứng minh sự phát sinh và hủy diệt gốc tự do OH, sự tồn tại các trạng thái hóa trị trung gian của ion KLCT ở dạng phức chất và chu trình oxi hóa khử thuận nghịch trong các quá trình oxi hoá.
- Thiết lập mối quan hệ phụ thuộc giữa cấu tạo, thành phần và độ bền của phức chất; giữa nhiệt động học, động học và cơ chế của mỗi quá trình xảy ra trong hệ nghiên cứu.
- Bước đầu đưa các kết quả thu được vào ứng dụng trong thực tiễn.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
+ Góp phần phát triển và hoàn thiện lý thuyết xúc tác phức đồng thể oxi hoá khử bằng phức chất của các kim loại chuyển tiếp với ligan và hỗn hợp ligan.
+ Tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng xúc tác của phức chất giữa Cu[SUP]2+[/SUP] và axit Glutamic (Glu), Cu[SUP]2+[/SUP] và 1,10- phenanthroline (phen), giữa Cu[SUP]2+[/SUP] và hỗn hợp Glu và phen vào các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và đời sống có liên quan như: công nghiệp hóa chất, thực phẩm, dược phẩm; phân tích vi lượng các vật liệu siêu sạch, vật liệu siêu dẫn, hoá học sinh thái, bảo vệ môi trường .
4. Điểm mới của luận án sẽ đạt được
1. Tạo ra các phức chất đơn ligan và phức chất hỗn hợp đa ligan có hoạt tính xúc tác cao giữa Cu[SUP]2+[/SUP] với Glu, giữa Cu[SUP]2+[/SUP] với Glu và phen; phức trung gian hoạt động giữa PXT và H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2[/SUB] có cấu trúc phân tử, thành phần, hoạt tính, độ chọn lọc cao, các thông số vật lý, hoá lý thích hợp quyết định đến vận tốc, cơ chế của các phản ứng oxi hoá khử.
2. Đóng góp mới cho sự phát triển lý thuyết về xúc tác phức đồng thể về loại phức giữa Cu[SUP]2+[/SUP] với đơn và đa ligan; làm sáng tỏ hoạt tính, độ chọn lọc của xúc tác phức đồng thể cũng như mối quan hệ mật thiết giữa xúc tác phức nghiên cứu và xúc tác sinh học.
3. Các kết quả của luận án còn là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu khả năng ứng dụng của PXT giữa Cu[SUP]2+[/SUP] với đơn và hỗn hợp ligan vào trong các vấn đề thực tiễn.
1.TỔNG QUAN
1.1. Mối quan hệ giữa xúc tác enzym và xúc tác phức
Phức xúc tác của kim loại chuyển tiếp được nghiên cứu trên cơ sở mô phỏng cấu trúc, thành phần và cơ chế tác dụng kiểu tâm hoạt động của xúc tác enzym, trong đó trung tâm tạo phức là các ion kim loại chuyển tiếp còn các nhóm chức protein được thay bằng các ligan hữu cơ. Xúc tác phức được tạo ra có các ưu điểm: Cấu tạo, thành phần đơn giản, nguyên lý hoạt động, độ chọn lọc và hoạt tính xúc tác cao (ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường) rất gần với các chất xúc tác enzym, nhưng có độ bền nhiệt cao hơn của enzym rất nhiều nên các quá trình xúc tác có thể thực hiện được bên ngoài thế giới hữu sinh.
1.2. Thành phần, cấu tạo của phức xúc tác
Phức xúc tác được điều chế dựa theo mô phỏng của enzym, nó là sự kết hợp giữa ion kim loại chuyển tiếp và ligan. Trong số các phức chất của ion kim loại thì phức của ion kim loại chuyển tiếp có tính chất xúc tác. Với những đặc điểm của chúng nên khi tương tác phối trí với các ligan (L) hoặc các chất phản ứng (S), hoặc những chất phản ứng có tính ligan mạnh (S[SUB]L[/SUB]), ion trung tâm M[SUP]z+[/SUP] còn có khả năng cho điện tử của mình.
1.3. Dạng phức đóng vai trò xúc tác
Khi thay đổi nồng độ của L, trong dung dịch tạo thành nhiều dạng phức chất khác nhau và giữa chúng thiết lập cân bằng. Mỗi dạng phức chất được đặc trưng cả bằng hằng số bền lẫn thế oxi hóa-khử tương ứng và mỗi dạng phức chất khác nhau sẽ có hoạt tính xúc tác khác nhau.