ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

_______________________

LÊ CẢNH ĐỊNH

NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT ĐA NHÂN KIM LOẠI

CHUYỂN TIẾP d-f TRÊN CƠ SỞ PHỐI TỬ THIOURE

Chuyên ngành : Hóa Vô cơ

Mã số : 62440113

(DỰ THẢO) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2016

Công trình được hoàn thành tại:

Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học

Quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Nguyễn Hùng Huy

2. GS.TS. Triệu Thị Nguyệt

Phản biện: ……......................................................................

…………………………………………………..

Phản biện: ……......................................................................

…………………………………………………..

Phản biện: ……......................................................................

…………………………………………………..

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án tiến sĩ

cấp Đại học Quốc gia Hà Nội, họp tại Khoa Hóa học - Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Vào hồi: giờ ngày tháng năm 20....

Có thể tìm hiểu Luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

1

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Phức chất hỗn hợp kim loại thu hút được sự quan tâm lớn của rất

nhiều nhà khoa học bởi những tính chất đặc biệt của nó so với các

phức chất đơn nhân hay đa nhân chứa một loại ion kim loại. Tính

chất đặc biệt này xuất hiện do tác động qua lại của các ion kim loại

khác nhau nằm gần nhau trong phân tử phức chất. Số lượng các công

trình nghiên cứu trên thế giới về hệ phức chất hỗn hợp kim loại cũng

như ứng dụng của chúng trong xúc tác, từ tính, quang hóa, y học,

phân tích, môi trường, tổng hợp vật liệu là rất lớn.

Ở Việt Nam, hóa học phức chất phát triển khá mạnh. Có nhiều hệ

phức chất đa càng được ứng dụng để điều chế màng mỏng, làm vật

liệu phát quang, ứng dụng tinh chế đất hiếm, làm xúc tác, xử lý môi

trường, có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, kháng tế bào ung

thư…đã được công bố. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu về phức

chất ở Việt Nam mới chỉ tập trung vào phức chất đơn nhân và đa

nhân chứa một loại ion kim loại. Hiện tại rất ít các công trình ở trong

nước công bố về phức chất hỗn hợp kim loại.

Việc tổng hợp các phức chất hỗn hợp kim loại là một trong những

vấn đề khó khăn bậc nhất của tổng hợp vô cơ. Nguyên nhân thứ nhất

là khó tìm được một hệ phối tử đa càng có các nguyên tử “cho” khác

nhau có thể đồng thời tạo phức chất bền với các ion kim loại có tính

chất khác nhau. Nguyên nhân thứ hai là phản ứng tổng hợp các phức

chất hỗn hợp kim loại thường chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiều

hiệu ứng định hướng như kích thước ion kim loại, tính axit-bazơ

cứng, mềm của phối tử và ion kim loại, hoá lập thể của các hợp

phần…Nên việc điều khiển các yếu tố tác động để thu được phức

chất mong đợi là vô cùng khó.

Phối tử N’,N’,N’’’,N’’’-tetraetyl-N,N’’-pyriđin-2,6-

đicacbonylbis(thioure) (H2L) là phối tử năm càng linh động, lần đầu

2

tiên được tổng hợp và xác định cấu trúc vào năm 2000 bởi L. Beyer

và cộng sự. H2L chứa hai hợp phần thioure, nên được dự đoán có thể

tạo phức chất hai nhân với hầu hết các ion kim loại chuyển tiếp tương

tự như các phối tử isophtaloylbis(thioure). Ngoài ra, H2L còn có một

nguyên tử “cho” là N trong hợp phần pyriđin, nên có thể tạo phức

chất với các ion kim loại có tính axit cứng như ion đất hiếm, ion kim

loại kiềm thổ. Với những đặc điểm như vậy, H2L được mong đợi là

một phối tử có khả năng tạo phức chất đa dạng và có nhiều ứng dụng.

Tuy nhiên, cho đến nay chỉ có hai công trình nghiên cứu về phức chất

của H2L được công bố. Công trình thứ nhất nghiên cứu về cấu trúc

của phức chất polime giữa Ag(I) với phối tử H2L. Công trình thứ hai

nghiên cứu về phức chất trong dung dịch của Ni(II) với phối tử H2L.

Hiện tại, chưa có công trình nào trên thế giới công bố về phức chất

hỗn hợp kim loại của phối tử H2L.

Với mong muốn tìm hiểu, khám phá và phát triển hóa học phức

chất đa nhân của hệ phối tử H2L, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu

các phức chất đa nhân kim loại chuyển tiếp d-f trên cơ sở phối

tử thioure”.

2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

+ Tổng hợp phối tử H2L

+ Thăm dò khả năng tạo phức chất hỗn hợp kim loại giữa ion

Ni2+, Pr3+ và H2L trong dung dịch.

+ Tìm các điều kiện tối ưu để tổng hợp phức chất rắn.

+ Tổng hợp và xác định cấu trúc của các phức chất hỗn hợp kim

loại với phối tử H2L, bao gồm:

* Phức chất hỗn hợp kim loại giữa ion M2+, Ln3+ và L2- theo

tỷ lệ mol tương ứng 2 : 1 : 2 và 2 : 1 : 3, trong đó M = Ni, Co,

Zn và Ln = La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Dy, Er.

3

* Phức chất hỗn hợp kim loại giữa ion M2+, A2+ và L2- theo

tỷ lệ mol tương ứng 2 : 1 : 2 và 2 : 1 : 3, trong đó M = Ni, Co,

Zn và A = Ca, Ba.

+ Nghiên cứu cấu tạo của phối tử H2L và phức chất bằng các

phương pháp chuẩn độ complexon III, phân tích nguyên tố, phổ

hồng ngoại, phổ khối lượng ESI-MS, phổ cộng hưởng từ 1H NMR

và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.

3. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

Điểm mới 1: Đã thăm dò khả năng tạo phức chất của H2L trong

dung dịch và tìm điều kiện tối ưu để tổng hợp phức chất rắn hỗn hợp

kim loại.

Điểm mới 2: Đã tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của 52 phức chất

hỗn hợp ba nhân kim loại với phối tử H2L. Tất cả các phức chất này

là mới và chưa từng được công bố trước đây.

Điểm mới 3: Đã xác định được 19 cấu trúc phân tử của 18 phức

chất phức chất hỗn hợp ba nhân kim loại bằng phương pháp nhiễu xạ

tia X đơn tinh thể. Kết quả nghiên cứu cho thấy hai M(II) (Ni, Co

hoặc Zn) liên kết với hợp phần aroylthioure theo kiểu cis-bischelat-

O,S hoặc fac-trischelat-O,S; còn Ln(III) hoặc kim loại kiềm thổ A(II)

nằm ở trung tâm vòng lớn, liên kết với hợp phần điaxylpyriđin-

O,N,O.

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

a. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Kết quả nghiên cứu của luận án

đóng góp vào hóa học phối trí của hệ phối tử bisthioure và góp phần

vào hướng nghiên cứu về phức chất hỗn hợp kim loại ở Việt Nam.

b. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Tất cả các phức chất tổng hợp

và nghiên cứu trong luận án đều là những phức chất mới, có tiềm

năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực như vật liệu từ, vật liệu phát

huỳnh quang, cũng như trong xúc tác hóa học. Tuy nhiên, do là công

trình đầu tiên với mục đích khai phá một hướng nghiên cứu mới của

4

nhóm nghiên cứu nên luận án mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu cơ

bản là tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của các phức chất đa kim loại.

5. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội

dung luận án được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Tổng quan

tài liệu (26 trang); Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên

cứu (12 trang); Chương 3: Kết quả và thảo luận (73 trang).

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Aroylthioure và phức chất trên cơ sở aroylthioure

1.1.1. N,N-điankyl-N’-benzoylthioure

1.1.2. N’,N’,N’’’,N’’’-tetraankyl-N,N’’-phenylenđicacbonyl

bis(thioure) (H2L2) và phức chất của H2L

2

1.1.3. N’,N’,N’’’,N’’’-tetraetyl-N,N’’-pyriđin-2,6-đicacbonyl

bis(thioure) (H2L) và phức chất của H2L

1.1.4. Ứng dụng của các phối tử thioure và phức chất trên cơ sở

thioure

1.2. Phức chất hỗn hợp kim loại

1.2.1. Phức chất hỗn hợp của niken(II) với lantanit(III)

1.2.2. Phức chất hỗn hợp của coban(II) với lantanit(III)

1.2.3. Phức chất hỗn hợp của kẽm(II) với lantanit(III)

1.2.4. Phức chất hỗn hợp của kim loại chuyển tiếp M(II) với kim

loại kiềm thổ A(II)

1.3. Nhiễu xạ tia x đơn tinh thể

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1. Hóa chất

2.2. Tổng hợp phối tử H2L

2.2.1. Tổng hợp chất đầu pyriđin-2,6-đicacboxyl điclorua

5

2.2.2. Tổng hợp chất đầu N,N-đietylthioure

2.2.3. Tổng hợp H2L

2.3. Thăm dò khả năng tạo phức chất trong dung dịch của H2L

2.3.1. Ảnh hưởng của lượng H2L

2.3.2. Ảnh hưởng của lượng bazơ Et3N

2.3.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

2.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

2.4. Tổng hợp phức hỗn hợp kim loại của H2L

2.4.1. Phức chất MLnL-212 (M = Co, Ni, Zn; Ln = La, Ce, Pr,

Nd, Eu, Gd, Dy, Er)

Hòa tan 0,2 mmol muối M2+ và 0,1 mmol muối Ln3+ vào 5 mL

CH3OH, sau đó thêm 0,2 mmol H2L (79,1 mg). Hỗn hợp được khuấy

trong 5 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó thêm 3 giọt Et3N (~ 0,4 mmol).

Tiếp tục đun và khuấy hỗn hợp ở 40 oC trong 30 phút. Các kết tủa

nhanh chóng xuất hiện. Lọc và rửa các kết tủa bằng CH3OH, sau đó

sấy khô ở 40 - 50 oC. Hiệu suất các phản ứng đạt ~ 80%.

2.4.2. Phức chất MLnL-213 (M = Co, Ni và Ln = Ce, Pr, Nd,

Gd, Dy, Er; M = Zn và Ln = La, Ce, Pr, Eu, Gd, Er)

Hòa tan 0,2 mmol muối M2+ và 0,1 mmol muối Ln3+ vào 5 mL

CH3OH, sau đó thêm 0,3 mmol H2L (118,7 mg). Hỗn hợp được

khuấy trong 5 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó thêm 4 giọt Et3N (~ 0,6

mmol) (nếu xuất hiện kết tủa thì thêm CH2Cl2 đến khi kết tủa tan

hết). Khuấy đều và thêm tiếp 0,15 mmol KPF6 (27,6 mg). Kết tủa

nhanh chóng xuất hiện trong tất cả các trường hợp. Tiếp tục đun và

khuấy hỗn hợp ở 40 oC trong 30 phút. Lọc và rửa kết tủa bằng

CH3OH, sau đó sấy khô ở 40 - 50 oC. Hiệu suất các phản ứng đạt ~

85%.

2.4.3. Phức chất MAL-212 (M = Co, Ni, Zn; A = Ca, Ba)

Hòa tan 0,2 mmol muối M2+ và 0,1 mmol muối A2+ vào 5 mL

CH3OH, sau đó thêm 0,2 mmol H2L (79,1 mg). Hỗn hợp được khuấy

6

trong 5 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó thêm 3 giọt Et3N (~ 0,4 mmol).

Kết tủa nhanh chóng xuất hiện trong tất cả trường hợp. Tiếp tục đun

và khuấy hỗn hợp ở 40 oC trong 30 phút. Lọc và rửa kết tủa bằng

CH3OH, sau đó sấy khô ở 40 - 50 oC.

2.4.4. Phức chất MAL-213 (M = Co, Ni, Zn; A = Ca, Ba)

Hòa tan 0,3 mmol H2L (118,7 mg) vào 5 mL CH3OH, sau đó thêm

hỗn hợp muối chứa 0,2 mmol M(II) và 0,1 mmol A(II). Hỗn hợp

được khuấy trong 5 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó thêm 4 giọt Et3N

(~ 0,6 mmol). Kết tủa nhanh chóng xuất hiện trong tất cả trường hợp.

Tiếp tục đun và khuấy hỗn hợp ở 40 oC trong 30 phút. Lọc và rửa kết

tủa bằng CH3OH, sau đó sấy khô ở 40 - 50 oC. Hiệu suất các phản

ứng đạt ~ 86%.

2.5. Phương pháp nghiên cứu

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tổng hợp phối tử H2L

Kết quả phân tích nguyên tố, phổ IR, phổ ESI-MS và 1H NMR, cho

thấy phối tử H2L tổng hợp được là tinh khiết.

3.2. Thăm dò khả năng tạo phức chất trong dung dịch của H2L

3.2.1. Ảnh hưởng của lượng H2L

Thực nghiệm cho thấy sự thay đổi màu sắc của dung dịch hỗn hợp

các chất phản ứng phụ thuộc vào lượng H2L (Hình 3.12).

Hình 3.12. Màu sắc của các dung dịch phản ứng có tỷ lệ mol ban

đầu Ni2+

: Pr3+

: H2L = 2 : 1 : x

Hình 3.13 và Hình 3.14 là phổ UV-Vis vùng 400 - 800 nm và 200

- 400 nm của các dung dịch phản ứng. Trong phản ứng giữa Ni2+, Pr3+

và H2L, sẽ tạo thành hai loại phức chất khác nhau, tùy thuộc vào tỷ

lệ số mol Ni2+ : Pr3+ : H2L là 2 : 1 : 2 hay 2 : 1 : 3, ký hiệu là NiPrL-

212 hay NiPrL-213 tương ứng.

7

Hình 3.13. Phổ UV-Vis vùng 400 - 800 nm của các dung

dịch mẫu

Hình 3.14. Phổ UV-Vis vùng 200 - 400 nm của các

dung dịch mẫu

3.2.2. Ảnh hưởng của lượng bazơ Et3N

3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

Trên cơ sở thăm dò khả năng tạo phức chất trong dung dịch của

H2L với Ni2+ và Pr3+, có thể rút ra các điều kiện tối ưu để tổng hợp

NiPrL-212, NiPrL-213 và các phức chất tương tự là:

- Tổng hợp MLnL-212 với tỷ lệ mol M2+ : Ln3+ : H2L : Et3N = 2 :

1 : 2 : 4. Tổng hợp MLnL-213 với tỷ lệ mol M2+ : Ln3+ : H2L : Et3N

= 2 : 1 : 2 : 6.

- Để đảm bảo các phản ứng xảy ra hoàn toàn và làm bay hơi bớt

lượng dung môi CH3OH, nhiệt độ phản ứng được chọn là 40 oC, thời

gian phản ứng 30 phút.

3.3. Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc các phức chất hỗn hợp kim

loại của phối tử H2L

3.3.1. Phức chất MLnL-212 (M = Co, Ni, Zn; Ln = La, Ce, Pr,

Nd, Eu, Gd, Dy, Er)

Sơ đồ phản ứng điều chế MLnL-212 được dự đoán như sau:

3

3

4Et N

2 2 2 34Et NH2

OAc

32M OAc   Ln 2H L M LnL (OAc)[ ]

Công thức phân tử dự kiến dựa trên kết quả nghiên cứu cấu trúc

phức chất bằng các phương pháp hóa lý là [M2LnL2(OAc)3]

(C40H55N10O10S4M2Ln). Kết quả phân tích hàm lượng ion kim loại và

hàm lượng nguyên tố C, H, N, S (Bảng 3.7) cho thấy các giá trị thực

8

nghiệm không khác nhiều các giá trị tính toán lý thuyết, chứng tỏ giả

thuyết về thành phần của phức chất MLnL-212 là hợp lý.

Bảng 3.7. Hàm lượng C, H, N, S trong MLnL-212

Phức chất % C % H %N % H

LT TN LT TN LT TN LT TN

NiPrL-212 39,30 39,26 4,53 4,60 11,46 11,43 10,49 10,52

NiEuL-212 38,95 39,38 4,49 4,72 11,35 11,12 10,40 10,56

NiErL-212 38,47 37,93 4,44 4,69 11,22 11,39 10,27 10,06

Hình 3.18. Phổ IR của CoPrL-212

Hình 3.18 là phổ IR của CoPrL-212. Phổ IR của các phức chất

MLnL-212 không xuất hiện dải đặc trưng của νN–H ~ 3300 cm-1,

chứng tỏ H2L đã tách hai proton N–H khi tham gia tạo phức chất. Dải

νC=O bị dịch chuyển mạnh (~ 100 ÷ 130 cm-1) về vùng có số sóng thấp

hơn so với vị trí của nó trong H2L tự do và sự vắng mặt của dải νC=S

ở 1225 cm-1, chứng tỏ hai nhóm CO và CS đã tham gia phối trí tạo

phức chất vòng càng.

Dải hấp thụ vùng 1600 - 1700 cm-1 đặc trưng cho νC=O trong AcO-

phối trí một càng hoặc AcO- cầu ngoại không xuất hiện. Điều này

cho phép dự đoán các AcO- phối trí hai càng với các ion trung tâm.

Trong phổ ESI+ MS của MLnL-212, đa số thu được pic có tần số

100% ứng với mảnh [M2LnL2(OAc)2]+ tạo thành do phân tử phức

chất [M2LnL2(OAc)3] tách loại một anion AcO-.

Trường hợp CoCeL-212 xuất hiện pic cation phân tử

[Co2CeL2(OAc)3 + H]+ với tần suất thấp (10%) và NiEuL-212 xuất

hiện pic cation [Ni2EuL2(OAc)3 + K]+ với tần suất 100%.

9

Hình 3.21. Phổ ESI

+ MS

của CoPrL-212

Hình 3.28. Phổ

1H NMR của ZnLaL-212

Phổ 1H NMR của ZnLaL-212 xuất hiện các tín hiệu ứng với một

loại anion phối tử L2-, chứng tỏ ZnLaL-212 có cấu trúc đối xứng

trong dung dịch.

So với phổ 1H NMR của H2L, phổ 1H NMR của ZnLaL-212 vắng

mặt tín hiệu cộng hưởng proton N-H (9,86 ppm). Điều này khẳng

định quá trình tách hai proton N-H của H2L khi tham gia tạo phức

chất.

Sự tồn tại của AcO- phối trí được xác nhận bởi tín hiệu singlet ở

1,81 ppm. Bên cạnh đó còn xuất hiện tín hiệu có giá trị tích phân rất

nhỏ ở 2,17 ppm, được quy gán cho AcO- tự do [22]. Điều này được

10

giải thích là do liên kết phối trí M-OAc không thật bền vững nên một

phần nhỏ AcO- đã được tách ra ở dạng tự do trong dung dịch đo phổ

NMR.

Các proton CH2 trong ZnLaL-212 có tương tác spin khá phức tạp,

theo kiểu ABX3 với JAB ≈ 2JAX = 2JBX. Kết quả là tín hiệu cộng hưởng

của proton CH2 bị tách làm sáu vạch và có tỷ lệ tương đối là 1 : 3 : 4

: 4 : 3 : 1 [44].

Hai mươi bốn phức chất MLnL-212 được kết tinh lại nhưng chỉ có

chín loại phức chất cho đơn tinh thể có chất lượng tốt, phù hợp với

phép đo nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Hình 3.29, 3.31, 3.32, 3.33, 3.34

và 3.35 là cấu trúc phân tử CoLaL-212, CoEuL-212, NiPrL-212,

NiEuL-212, NiErL-212 và ZnCeL-212.

Cấu trúc của phức chất MLnL-212 có thể hình dung như sau:

Ln(III) nằm giữa hai M(II) và cả ba ion kim loại này bị “kẹp giữa”

bởi hai phối tử L2-. Mỗi M(II) liên kết với hai nhóm aroylthioure theo

kiểu cis-M(O,S)2, tạo nên hợp phần {M2(L-κS,O)2} chứa vòng lớn 16

cạnh có các nguyên tử “cho” O, N. Hợp phần {M2(L-κS,O)2} “bắt

giữ” Ln(III) ở trung tâm của vòng 16 cạnh, ở đó Ln(III) liên kết với

hai nhóm điaxylpyriđin, tạo nên hợp phần cation {M2Ln(L-

κS,O,N,O,S)2}3+. Tiếp theo, ba phối tử AcO– liên kết phối trí với các

ion kim loại trong hợp phần {M2Ln(L-κS,O,N,O,S)2}3+, tạo nên phức

chất trung hòa [M2Ln(L-κS,O,N,O,S)2(OAc)3].

Co(II) và Zn(II) trong CoLnL-212 và ZnLnL-212 có số phối trí chủ

đạo là 5, với dạng hình học chóp tứ giác. Chỉ có một Co(II) trong

CoLaL-212 có số phối trí 6, với dạng hình học bát diện. Co(II) này

không phối trí với AcO- mà phối trí với hai phân tử CH3OH. Nguyên

nhân của hiện tượng này có thể do khoảng cách Co2-La quá lớn,

không phù hợp cho sự phối trí cầu nối của AcO-.

11

Hình 3.29. Cấu trúc phân tử của

CoLaL-212 ([Co2LaL2(OAc)3(CH3OH)(H2O)])

Hình 3.31. Cấu trúc phân tử của CoEuL-212

([Co2EuL2(OAc)3].(CH3OH)4)

Hình 3.32. Cấu trúc phân tử của

NiPrL-212 ([Ni2PrL2(OAc)3(CH3OH)2].(CH3OH)2)

Hình 3.33. Cấu trúc phân tử của NiEuL-212

([Ni2EuL2(OAc)3(CH3OH)2].(H2O)2)

Hình 3.34. Cấu trúc phân tử của

NiErL-212 ([Ni2ErL2(OAc)3(H2O)].C7H8)

Hình 3.35. Cấu trúc phân tử của ZnCeL-212

([Zn2CeL2(OAc)3])

12

Ni(II) trong NiLnL-212 có số phối trí chủ đạo là 6, với dạng hình

học bát diện. Chỉ có một Ni(II) trong NiErL-212 có số phối trí 5, với

dạng hình học chóp tứ giác. Ni(II) này không phối trí với phân tử

CH3OH.

Các đất hiếm Ln(III) = La, Ce, Pr, Eu và Gd trong phức chất MLnL-

212 có số phối trí là 10. Riêng Er(III) trong NiErL-212 có số phối trí

9. Phối tử AcO- trung tâm không phối trí chelat mà phối trí một càng

với Er. Nguyên nhân có thể do bán kính của ion Er3+ nhỏ hơn ion

La3+, Ce3+, Pr3+, Eu3+ và Gd3+. Kết quả là độ dài liên kết giữa Er(III)

với O của AcO- trung tâm ngắn hơn độ dài liên kết giữa Er(III) với

O của hai AcO- cầu nối. Điều này là ngược lại so với phức chất của

các Ln(III) khác.

Phức chất CoLaL-212 và NiErL-212 đều chứa một phối tử AcO-

phối trí một càng. Trên lí thuyết, CoLaL-212 và NiErL-212 sẽ hấp

thụ bức xạ hồng ngoại ở vùng 1600 - 1700 cm-1 do dao động hóa trị

C=O của AcO- một càng [1]. Tuy vậy, trên phổ hấp thụ hồng ngoại

của hai phức chất này không thấy có dải hấp thụ rõ ràng ở vùng 1600

- 1700 cm-1 mà chỉ xuất hiện vai phổ ở ~ 1580 cm-1.

Các vòng chelat tuy không phẳng nhưng vẫn có sự giải tỏa electron

π trong toàn hệ. Điều này thể hiện qua độ dài liên kết C-O, C-S và C-

N của vòng chelat aroylthioure đều nằm trong khoảng giữa độ dài

liên kết đôi và liên kết đơn tương ứng [4].

Trong các phức chất MLnL-212, góc liên kết Zn1-Ln-Zn2 nhỏ hơn

nhiều so với các góc Co1-Ln-Co2 và Ni1-Ln-Ni2. Điều này có thể

do bán kính của ion Zn2+ lớn hơn Co2+ và Ni2+ nên hai phối tử L2-

cách xa nhau hơn và linh động hơn, dẫn đến mặt phẳng tạo bởi hai

phối tử này dễ bị biến dạng hơn. Tuy nhiên góc M1-Ln-M2 cũng phụ

thuộc số phối trí của M(II). Góc liên kết này nhỏ nhất khi cả hai M(II)

có số phối trí 5, lớn nhất khi cả hai M(II) có số phối trí 6 và có giá trị

trung gian khi một M(II) có số phối trí 5 và một M(II) có số phối trí

6.

13

Bảng 3.12. Một vài giá trị độ dài liên kết, góc liên kết quan trọng của phân tử phức chất MLnL-212

Độ dài liên

kết (Å)

CoLaL-

212

CoPrL-

212

CoEuL-

212

CoGdL-

212

NiPrL-

212

NiEuL-

212

NiErL-

212

ZnCeL-

212

ZnEuL-

212

Ln-O11 2,548(8) 2,464(1) 2,417(1) 2,411(1) 2,579(2) 2,484(6) 2,437(3) 2,586(4) 2,499(4)

Ln-O14 2,632(9) 2,616(2) 2,566(1) 2,556(1) 2,591(2) 2,597(8) 2,291(4) 2,547(5) 2,469(4)

Ln-O34 2,468(9) 2,445(2) 2,427(1) 2,414(1) 2,437(2) 2,422(7) 2,307(4) 2,513(5) 2,438(4)

Ln-N11 2,695(9) 2,619(2) 2,599(1) 2,595(1) 2,646(3) 2,625(8) 2,543(5) 2,673(5) 2,643(4)

M1-O11 2,129(9) 2,113(2) 2,104(1) 2,075(1) 2,084(2) 2,039(8) 2,056(4) 2,195(5) 2,059(3)

M1-O44 1,960(1) 1,978(2) 1,979(1) 1,982(1) 2,070(2) 2,016(9) 2,072(4) 1,974(5) 1,985(4)

M1-O15 - - - - 2,140(2) 2,277(9) 2,083(4) - -

M1-S11 2,353(4) 2,356(1) 2,352(1) 2,355(1) 2,384(1) 2,344(3) 2,372(1) 2,332(2) 2,360(1)

M1-Ln 3,666(9) 3,658(1) 3,628(1) 3,624(1) 3,657(2) 3,563(2) 3,571 (3) 3,670(1) 3,628(4)

M2-Ln 3,805(9) 3,658(1) 3,628(1) 3,624(1) 3,656(2) 3,565(1) 3,606(3) 3,670(1) 3,628(4)

C61-O11 1,319(1) 1,289(2) 1,286(1) 1,292(2) 1,290(4) 1,305(1) 1,264(6) 1,272(7) 1,290(6)

C71-S11 1,698(1) 1,732(2) 1,733(1) 1,726(2) 1,705(4) 1,688(1 1,714(6) 1,734(8) 1,735(5)

C61-N21 1,269(1) 1,301(3) 1,300(2) 1,302(3) 1,303(4) 1,292(1) 1,302(6) 1,315(8) 1,287(7)

C71-N21 1,382(1) 1,370(3) 1,370(2) 1,369(3) 1,365(4) 1,365(2) 1,388(7) 1,348(9) 1,371(7)

Góc liên kết (o)

N11-Ln-N12 168,0(3) 168,2(1) 170,7(1) 170,3(1) 174,7(1) 169,4(2) 159,2(1) 169,5(2) 176,9(2)

O11-M1-S11 90,0(3) 89,7(1) 90,7(1) 92,6(1) 93,5(1) 93,8(2) 94,6(1) 88,3(1) 90,7(1)

M1-Ln-M2 176,0(2) 164,4(1) 162,3(1) 162,8(1) 175,3(1) 179,2(1) 168,7(1) 148,8(1) 148,6(1)

14

3.3.2. Phức chất MLnL-213 (M = Co, Ni và Ln = Ce, Pr, Nd,

Gd, Dy, Er; M = Zn và Ln = La, Ce, Pr, Eu, Gd, Er)

Sơ đồ phản ứng điều chế phức chất MLnL-213: 3 6

3

6Et N,PF3

6

2

2 2 36Et NH[ ](PF )2M   Ln 3H L M LnL

Cation phức chất MLnL-213 được dự đoán có kích thước lớn ứng

với công thức [M2LnL3]+, do vậy việc thêm anion có kích thước lớn

là PF6– (dưới dạng muối KPF6) giúp tạo kết tủa dễ dàng với

[M2LnL3]+.

Kết quả phân tích hàm lượng ion kim loại của các phức chất đã xác

nhận công thức giả định của chúng là hợp lý.

Hình 3.37. Phổ IR của CoCeL-213

Hình 3.37 là phổ IR của CoCeL-213. Phổ IR của MLnL-213 không

xuất hiện dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị N–H vùng gần

3300 cm-1 và sự chuyển dịch mạnh (~ 100 cm-1) tần số νC=O về phía

số sóng thấp so với trong H2L tự do, chứng tỏ đã xảy ra sự hình thành

phức chất vòng càng của hợp phần aroylthioure.

Phổ IR của phức chất MLnL-213 xuất hiện dải hấp thụ mạnh, đặc

trưng của anion PF6- ~ 840 cm-1 [34]. Dải này không xuất hiện trên

phổ IR của các phức MLnL-212. Như vậy, phức chất MLnL-213

chứa anion PF6- đúng như dự đoán.

Phổ ESI+ MS của các phức chất MLnL-213 đều xuất hiện pic có

tần suất 100%, được quy gán cho cation mảnh [M2LnL3]+. Sự có mặt

15

của anion PF6– được khẳng định bởi pic có m/z = 144,96, với tần suất

100% trên phổ ESI– MS của các phức chất này.

Hình 3.46. Phổ 1H NMR của

ZnLaL-213

Hình 3.47. Cấu trúc phân tử của

CoCeL-213

([Co2CeL3(CH3OH)2](PF6).(CH3OH)2

Hình 3.46 là phổ 1H NMR của ZnLaL-213. Các tín hiệu cộng hưởng

proton của phối tử L2- trong ZnLaL-213 ứng với một loại L2-, chứng

tỏ phức chất ZnLaL-213 có cấu trúc đối xứng trong dung dịch. Phổ 1H NMR của ZnLaL-213 vắng mặt tín hiệu cộng hưởng của proton

N-H (9,86 ppm), chứng tỏ H2L đã tách hai proton N-H để tạo phức

chất.

Việc kết tinh lại các phức chất MLnL-213, chỉ thu được bốn đơn

tinh thể CoCeL-213, NiCeL-213, NiPrL-213 và ZnLaL-213 có chất

lượng đáp ứng yêu cầu của phép đo nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Hình

3.47 là cấu trúc phân tử của CoCeL-213. Một vài giá trị độ dài liên

kết, góc liên kết quan trọng của phân tử phức chất được trình bày

trong Bảng 3.19. Cấu trúc của phức chất MLnL-213 có thể hình dung

như sau: Ln(III) nằm giữa hai M(II) và cả ba ion kim loại này được

“bao bọc” bởi ba phối tử L2-. Mỗi M(II) đều có số phối trí 6, phối trí

bát diện kiểu fac-M(O,S)3 với ba nhóm aroylthioure, tạo nên hợp

phần anion {M2(L-κS,O)3}2- chứa sáu vòng chelat 6 cạnh và một hệ

vòng bixiclo. Hợp phần {M2(L-κS,O)3}2- “bắt giữ” Ln(III) ở trung

tâm của vòng bixiclo, ở đó Ln(III) liên kết với ba nhóm điaxylpyriđin

tạo nên cation phức chất [M2Ln(L-κS,O,N,O,S)3]+.

16

Bảng 3.19. Một vài giá trị độ dài liên kết, góc liên kết quan trọng

của phân tử MLnL-213 Độ dài liên kết (Å) CoCeL-213 NiCeL-213 NiPrL-213 ZnLaL-213

Ln-O11 2,601(3) 2,577(2) 2,588(3) 2,593(3)

Ln-O15 2,489(4) 2,523(3) 2,456(4) 2,555(3)

Ln-N11 2,804(4) 2,786(3) 2,791(4) 2,817(3)

M1-O11 2,088(3) 2,058(2) 2,057(4) 2,155(3) M1-S11 2,409(1) 2,370(1) 2,385(2) 2,411(1)

C61-O11 1,275(1) 1,279(4) 1,263(6) 1,271(4)

C71-S11 1,716(6) 1,707(4) 1,726(6) 1,737(4)

C61-N21 1,319(7) 1,311(4) 1,319(7) 1,322(5) C71-N21 1,346(7) 1,354(5) 1,348(7) 1,350(6)

Góc liên kết (o) CoCeL-213 NiCeL-213 NiPrL-213 ZnLaL-213

N11-Ln-N12 132,0(1) 132,5(1) 135,6(1) 132,7(1)

N11-Ln-N13 136,5(1) 134,8(1) 132,6(1) 135,4(1)

N12-Ln-N13 91,5(1) 92,6(1) 91,8(1) 91,8(1)

O11-M1-S11 88,4(1) 89,0(1) 89,0(1) 86,5(1) M1-Ln-M2 176,9(1) 176,8(1) 177,0(1) 177,2(1)

3.3.3. Phức chất MAL-212 và MAL-213 (M = Co, Ni, Zn; A =

Ca, Ba)

Ion kim loại kiềm thổ A2+ (Ca2+, Ba2+) có tính axit cứng và thường

có số phối trí lớn tương tự các ion Ln3+. Do vậy, chúng tôi dự đoán

các ion kiềm thổ A2+ có thể thay thế ion Ln3+ trong các phức chất đa

nhân MLnL-212 và MLnL-213. Sự khác nhau lớn về bán kính giữa

ion Ca2+ và ion Ba2+ cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước

tới thành phần và cấu trúc của sản phẩm phức chất hỗn hợp kim loại.

Sơ đồ phản ứng điều chế phức chất MAL-212 và MAL-213 được

dự đoán như sau:

3

3

3

3

4Et N

2 2 2 24Et NH2

2AcO

6Et N2

2 2 36Et N

2

2

H

MAL 212 : 2M OAc   A 2H L M AL (OAc)

MAL 213: 2M   A 3H L

[

[M AL

]

]

Trong quá trình tổng hợp phức chất MAL-212, các kết quả kiểm tra

bằng phổ IR và phổ khối ESI+ MS đã chứng minh sản phẩm thu được

từ phản ứng điều chế CoBaL-212 và NiBaL-212 chính là phức chất

CoBaL-213 và NiBaL-213. Phức chất mong đợi CoBaL-212 và

NiBaL-212 không được tạo thành, mặc dù chúng tôi sử dụng các chất

tham gia phản ứng theo tỷ lệ hợp thức và tiến hành cho từ từ phối tử

17

H2L vào hỗn hợp muối. Chỉ có trường hợp của Zn(II) là thu được

phức chất ZnBaL-212 như mong đợi.

Công thức phân tử dự kiến của phức chất MAL-212 là

[M2AL2(OAc)2] (C38H52N10O8S4M2A), của phức chất MAL-213 là

[M2AL3] (C51H69N15O6S6M2A). Kết quả phân tích hàm lượng ion kim

loại đã xác nhận công thức giả định của chúng là hợp lý.

Hình 3.51. Phổ IR của CoCaL-212 (a) và CoCaL-213 (b)

Hình 3.51 là phổ IR của CoCaL-212 và CoCaL-213. Sự vắng mặt

của dải N-H trong phổ IR của các phức chất MAL-212 và MAL-213

chứng tỏ phối tử H2L đã tách hai proton khi phối trí với các ion kim

loại. Sự hình thành phức chất vòng càng cũng được xác nhận bằng

sự giảm mạnh số sóng (~ 100 - 120 cm-1) của C=O trong phổ của phức

chất so với phổ của H2L tự do.

Điểm khác biệt lớn nhất trên phổ IR của MAL-212 so với MAL-

213 là các dải hấp thụ C=O, C=C và C=N trong MAL-212 có độ phân

giải kém hơn trong MAL-213. Ngoài ra, tương tự như các phức chất

18

MLnL-212 và MLnL-213, trong phổ của MAL-212, dải C=O có

cường độ mạnh hơn dải C=C và C=N. Trong phổ của MAL-213, dải

C=O có cường độ yếu hơn dải C=C và C=N. Điều này chứng tỏ sự có

mặt của các phối tử AcO- trong thành phần của phức chất MAL-212.

Trên phổ khối lượng ESI+ MS của các phức chất MAL-212 đều

xuất hiện pic có tần suất 100%, được quy gán cho cation

[M2AL2(OAc)]+. Mảnh cation này tạo thành do phân tử phức chất

[M2AL2(OAc)2] bị tách loại một anion AcO-.

Phổ khối lượng ESI+ MS của các phức chất MAL-213 đều xuất hiện

pic được quy gán cho ion phân tử [M2AL3 + H]+. Một số trường hợp

còn thu được mảnh cation [M2AL3 + Na]+. Các phức chất MCaL-213

tan kém trong CH2Cl2 nên tần suất của mảnh [M2CaL3 + H]+ và

[M2CaL3 + Na]+ rất thấp so với tần suất của mảnh [M2BaL3 + H]+ và

[M2BaL3 + Na]+. Trên phổ ESI+ MS của MAL-213 không xuất hiện

các pic đặc trưng cho MAL-212. Các pic khác trên phổ ESI+ MS của

MAL-213 sinh ra do sự phân cắt phân tử phức chất. Điều này chứng

tỏ quá trình tổng hợp các phức chất MAL-213 có tính chọn lọc cao.

Hình 3.62. Phổ 1H NMR của ZnBaL-212

Hình 3.62 và 3.63 phổ 1H NMR của ZnBaL-212 và ZnBaL-213.

Khác với phổ 1H NMR của H2L, phổ 1H NMR của ZnCaL-212,

ZnBaL-212 và ZnBaL-213 vắng mặt tín hiệu cộng hưởng của proton

nhóm amido N-H (9,86 ppm). Điều này khẳng định sự deproton hóa

nhóm N-H trong quá trình tạo phức chất. Sự có mặt của hai phối tử

19

axetat trong phức chất ZnCaL-212 và ZnBaL-212 được xác nhận bởi

tín hiệu singlet ở 1,71 ppm và 1,91 ppm tương ứng. Các proton CH2

trong ZnCaL-212 có tương tác spin khá phức tạp, theo kiểu ABX3

tương tự như phức chất ZnLaL-212 (Hình 3.28, mục 3.3.1). Các

proton CH2 trong ZnBaL-212 và ZnBaL-213 có tương tác spin đơn

giản hơn, theo kiểu A2X3 [1].

Hình 3.63. Phổ

1H NMR của ZnBaL-213

Độ phân giải của các tín hiệu cộng hưởng proton CH2 ở ZnBaL-

213 cao hơn ở ZnLaL-213 (Hình 3.46, mục 3.3.2), chứng tỏ mức độ

cứng nhắc của liên kết (S)C-N(C2H5)2 ở ZnBaL-213 lớn hơn. Điều

này có thể do ion Ba2+ (1,35 Å) có bán kính lớn hơn ion La3+ (1,03

Å) nên giữ chặt ba phối tử L2- hơn, làm tăng cường sự giải tỏa

electron π trong phức chất ZnBaL-213.

Khi kết tinh lại các phức chất MAL-212 và MAL-213, chỉ thu được

đơn tinh thể của năm phức chất NiCaL-212, NiBaL-213, CoBaL-

213, ZnCaL-212 và ZnBaL-213. Đặc biệt, khi kết tinh lại phức chất

ZnBaL-212 (dạng bột màu vàng nhạt) trong hỗn hợp

CH2Cl2/CH3OH, thu được tinh thể ZnBaL-213 màu vàng đậm và

phần rắn màu trắng. Phần rắn này không tan trong CH2Cl2 nhưng tan

trong H2O nên có thể kết luận đây không phải là phức chất ZnBaL-

212. Như vậy, phức chất ZnBaL-212 không bền trong dung dịch và

chuyển chậm thành phức chất ZnBaL-213. Quá trình chuyển hóa

20

ZnBaL-212 thành ZnBaL-213 được dự đoán xảy ra theo cân bằng

sau:

3[Zn2BaL2(OAc)2] 2[Zn2BaL3] + 2Zn(OAc)2 + Ba(OAc)2

Hình 3.64. Cấu trúc phân tử của

NiCaL-212 ([Ni2CaL2(OAc)2(CH3OH)4])

Hình 3.65. Cấu trúc phân tử của

ZnCaL-212 ([Zn2CaL2(OAc)2])

Bảng 3.25. Một vài giá trị độ dài liên kết, góc liên kết quan trọng của

phân tử MAL-212

Độ dài liên kết (Å) NiCaL-212 ZnCaL-212

Ca-O11/Ca-O21 2,621(4)/2,508(4) 2,616(3)/2,580(3)

Ca-O14/Ca-O34 2,330(5)/2,599(5) 2,325(3)/2,326(3) Ca-O44 2,483(5) -

Ca-N11/Ca-N12 2,660(4)/2,636(5) 2,618(4)/2,572(4)

M1-O11/M1-O12 2,023(4)/2,007(3) 2,038(3)/2,200(3)

M1-O24/M2-O44 - 1,981(4)/1,992(3) M1-O15/M1-O25 2,200(4)/2,107(5) -

M1-S11/M1-S12 2,347(2)/2,305(2) 2,393(1)/2,358(1)

M1-Ca/M2-Ca 3,666(2)/3,684(2) 3,557(1)/3,564(1)

M1-M2 7,341(2) 7,099(1) C61-O11/C71-S11 1,267(6)/1,699(6) 1,280(5)/1,718(5)

C61-N21/C71-N21 1,330(6)/1,345(7) 1,306(5)/1,355(6)

Góc liên kết, góc xoắn (o) NiCaL-212 ZnCaL-212

N11-Ca-N12 175,5(2) 179,1(1)

O11-M1-S11/O12-M1-S12 92,4(1)/93,7(1) 91,9(1)/86,7(1)

C11-N11-N12-C12 38,5(1) 41,1(1)

M1-Ca-M2 174,3(1) 170,9(1)

Hình 3.64 và 3.65 là cấu trúc phân tử của NiCaL-212 và ZnCaL-

212. Một vài giá trị độ dài liên kết, góc liên kết quan trọng của

NiCaL-212 và ZnCaL-212 được trình bày trong Bảng 3.25. Góc giữa

hai mặt phẳng chứa phối tử L2- trong phức chất NiCaL-212 (38,5o)

21

nhỏ hơn phức chất ZnCaL-212 (41,1o), đây là nguyên nhân này dẫn

đến khoảng cách Zn1-Ca và Z2-Ca ngắn hơn khoảng cách Ni1-Ca và

Ni2-Ca tương ứng. Khoảng cách Ni1-Ca và Ni2-Ca lớn có thể là

nguyên nhân làm cho hai phối tử AcO- không đóng vai trò cầu nối

trong phức chất NiCaL-212.

Kết tinh lại các phức chất MBaL-213, thu được đơn tinh thể bền

CoBaL-213, NiBaL-213. Riêng đối với phức chất ZnBaL-213, thu

được hai loại tinh thể bền có hình dạng bề ngoài khác nhau: loại thứ

nhất có dạng hình bát diện, loại thứ hai có dạng hình hộp chữ nhật.

Kiểm tra cấu trúc nhiễu xạ tia X đơn tinh thể, đã xác định được tinh

thể ZnBaL-213 loại thứ nhất kết tinh hệ tam tà, loại thứ hai kết tinh

hệ đơn tà.

Hình 3.67. Cấu trúc phân tử của

CoBaL-213 ([Co2BaL3(CH3OH)].(CH3OH))

Hình 3.68. Cấu trúc phân tử của

NiBaL-213 ([Ni2BaL3])

Hình 3.69. Cấu trúc phân tử của

ZnBaL-213 tam tà ([Zn2BaL3(CH3OH)].(CH3OH))

Hình 3.70. Cấu trúc phân tử của

ZnBaL-213 đơn tà ([Zn2BaL3(CH3OH)].(CH3OH).(H2O))

22

Bảng 3.27. Một vài giá trị độ dài liên kết, góc liên kết quan trọng

của phân tử MBaL-213 Độ dài liên kết

(Å)

CoBaL-213 NiBaL-213 ZnBaL-213

tam tà

ZnBaL-213

đơn tà

Ba-O11 2,752(4) 2,753(3) 2,742(2) 2,769(2)

Ba-O15 2,817(5) - 2,878(2) 2,845(3)

Ba-N11 2,923(5) 2,928(5) 2,917(2) 2,890(3) M1-O11 2,116(4) 2,072(3) 2,186(2) 2,140(2)

M1-S11 2,473(2) 2,456(1) 2,515(1) 2,437(1)

M1-Ba 3,695(1) 3,660(1) 3,769(1) 3,750(1)

M2-Ba 3,682(1) 3,660(1) 3,763(1) 3,714(1) M1-M2 7,373(1) 7,320(1) 7,528(1) 7,461(1)

C61-O11 1,262(7) 1,265(5) 1,256(3) 1,264(4)

C61-N21 1,318(8) 1,311(5) 1,324(3) 1,320(4)

C71-N21 1,362(8) 1,358(5) 1,348(3) 1,355(4) C71-S11 1,739(6) 1,729(4) 1,741(3) 1,728(3)

Góc liên kết (o) CoBaL-213 NiBaL-213 ZnBaL-213

tam tà

ZnBaL-213

đơn tà

N11-Ba-N12 143,5(1) 121,4(1) 129,0(1) 127,6(1)

N11-Ba-N13 101,0(1) 121,4(1) 118,7(1) 118,7(1)

N12-Ba-N13 115,6(1) 117,2(1) 112,3(1) 113,8(1) O11-M1-S11 81,6(1) 87,2(1) 82,3(1) 85,7(1)

M1-Ba-M2 176,4(1) 179,0(1) 176,5(1) 177,3(1)

Hình 3.67, 3.68, 3.69, 3.70 là cấu trúc phân tử của CoBaL-213,

NiBaL-213, ZnBaL-213 tam tà và ZnBaL-213 đơn tà. Một vài giá trị

độ dài liên kết, góc liên kết quan trọng của MBaL-213 được trình bày

trong Bảng 3.27. Các phức chất MBaL-213 có cấu trúc tương tự như

phức chất MLnL-213, trong đó Ba(II) thay thế vị trí của Ln(III) và

hai M(II) phối trí bát diện dạng fac-M(O,S)3. Ba(II) có số phối trí 9

trong NiBaL-213, có số phối trí 10 trong CoBaL-213, ZnBaL-213

tam tà và ZnBaL-213 đơn tà. Trong phức chất NiPrL-213, Pr(III) có

số phối trí là 11, còn số phối trí của Ba(II) trong NiBaL-213 là 9.

Điều này là khá bất thường bởi bán kính của ion Ba2+ (1,35 Å) lớn

hơn nhiều so với bán kính của ion Pr3+ (0,99 Å). Tuy nhiên phức chất

của Ba(II) với số phối trí 9 là khá phổ biến và có thể tìm thấy trong

một số tài liệu tham khảo [23].

23

KẾT LUẬN

1. Đã tổng hợp phối tử H2L: N’,N’,N’’’,N’’’-tetraetyl-N,N’’-

pyriđin-2,6-đicacbonylbis(thioure). Kết quả nghiên cứu bằng

phương pháp phân tích nguyên tố, phổ IR, ESI-MS, 1H NMR cho

thấy phối tử H2L thu được là sạch.

2. Đã thăm dò khả năng tạo phức chất hỗn hợp kim loại giữa Ni2+

và Pr3+ với H2L trong dung dịch. Kết quả cho thấy sẽ tạo thành hai

loại phức chất khác nhau, tùy thuộc vào tỷ lệ số mol Ni2+ : Pr3+ : H2L

là 2 : 1 : 2 hay 2 : 1 : 3, ký hiệu là NiPrL-212 hay NiPrL-213 tương

ứng. Phản ứng tạo phức chất xảy ra nhanh, phức chất bền trong

khoảng nhiệt độ 30 - 50 oC, cũng như khi có mặt một lượng dư Et3N.

3. Đã tổng hợp thành công 52 phức chất rắn hỗn hợp ba nhân kim

loại của phối tử H2L, bao gồm: 24 phức chất MLnL-212 (M = Co,

Ni, Zn và Ln = La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Dy, Er); 18 phức chất MLnL-

213 (M = Co, Ni và Ln = Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Er; M = Zn và Ln =

La, Ce, Pr, Eu, Gd, Er) ; 4 phức chất MAL-212 (M = Co, Ni, Zn và

A = Ca; M = Zn và A = Ba) và 6 phức chất MAL-213 (M = Co, Ni,

Zn và A = Ca, Ba). Các phức chất này đều là mới, chưa từng được

công bố.

4. Đã nghiên cứu cấu tạo của các phức chất bằng phương pháp

chuẩn độ complexon III, phân tích nguyên tố (C, H, N, S), phổ IR,

ESI-MS và 1H NMR. Các phức chất MLnL-212, MLnL-213, MAL-

212 và MAL-213 có công thức lần lượt là [M2LnL2(OAc)3],

[M2LnL3](PF6), [M2AL2(OAc)2] và [M2AL3] (không bao gồm các

phân tử dung môi phối trí và kết tinh). Kết quả nghiên cứu đã xác

nhận H2L bị tách hai proton N-H khi tham gia tạo phức chất, trong

đó hai nhóm C=O và hai nhóm C=S tham gia phối trí vòng càng với

các ion kim loại. Các anion AcO- đóng vai trò phối tử, nằm trong cầu

nội của phức chất MLnL-212 và MAL-212. Anion PF6- trong phức

chất MLnL-213 nằm ở cầu ngoại, đóng vai trò trung hòa điện tích

của cation phức chất [M2LnL3]+. Kết quả nghiên cứu bằng phổ 1H

24

NRM cho thấy các phức chất có cấu trúc đối xứng ở trong dung dịch

và có sự giải tỏa electron π trong hệ, làm cho mức độ cứng nhắc của

liên kết (S)C-N(C2H5)2 được tăng cường so với trong phối tử tự do.

5. Đã xác định được 19 cấu trúc của 18 phức chất hỗn hợp kim loại

bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể, bao gồm:

- 4 phức chất CoLnL-212: [Co2LaL2(OAc)3(CH3OH)(H2O)]

[Co2PrL2(OAc)3] [Co2EuL2(OAc)3].(CH3OH)4,

[Co2GdL2(OAc)3].(CH3OH)4)

- 3 phức chất NiLnL-212: [Ni2PrL2(OAc)3(CH3OH)2].(CH3OH)2,

[Ni2EuL2(OAc)3(CH3OH)2].(H2O)2 [Ni2ErL2(OAc)3(H2O)].C7H8

- 2 phức chất ZnLnL-212: [Zn2CeL2(OAc)3], [Zn2EuL2(OAc)3]

- 1 phức chất CoCeL-213: [Co2CeL3(CH3OH)2](PF6).(CH3OH)2

- 2 phức chất NiLnL-213: [Ni2CeL3(CH3OH)2](PF6).(CH3OH)2 [Ni2PrL3(H2O)2](PF6).(CH3OH)2.(H2O)2

- 1 phức chất ZnLaL-213: [Zn2LaL3(CH3OH)2](PF6).(CH3OH)2

- 1 phức chất NiCaL-212: [Ni2CaL2(OAc)2(CH3OH)4]

- 1 phức chất ZnCaL-212: [Zn2CaL2(OAc)2] - 1 phức chất CoBaL-213: [Co2BaL3(CH3OH)].CH3OH

- 1 phức chất NiBaL-213: [Ni2BaL3]

- 1 phức chất ZnBaL-213 tam tà: [Zn2BaL3(CH3OH)].CH3OH

- 1 phức chất ZnBaL-213 đơn tà: [Zn2BaL3(CH3OH)].(CH3OH).(H2O)

Kết quả nghiên cứu phức chất bằng nhiễu xạ tia X đơn tinh thể đã

giải thích được sự phụ thuộc của thành phần và cấu trúc của phức

chất vào cấu tạo của phối tử và tính chất của các ion kim loại. 19 cấu

trúc phức chất ở trên đều phù hợp với dự đoán đưa ra từ các phương

pháp khác. Cấu tạo của chúng cho thấy: Ni(II), Co(II) hoặc Zn(II)

liên kết với hợp phần aroylthioure của phối tử L2- thông qua các

nguyên tử O, S theo kiểu cis-bischelat hoặc fac-trischelat; Ln(III)

hoặc kim loại kiềm thổ A(II) liên kết với hợp phần điaxylpyriđin của

L2- thông qua các nguyên tử O, N, O. Trong đa số các phức chất

MLnL-212 và MCaL-212: Ni(II) phối trí bát diện, Zn(II) và Co(II)

phối trí chóp tứ giác, Ln(III) có số phối trí 9-10, Ca(II) có số phối trí

8-9. Trong các phức chất MLnL-213 và MBaL-213: Co(II), Ni(II) và

Zn(II) đều phối trí bát diện dạng fac, Ln(III) có số phối trí 11, Ba(II)

có số phối trí 9-10.

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

1. Lê Cảnh Định, Vũ Thị Kim Thoa, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn

Hùng Huy (2013); “Tổng hợp và nghiên cứu phức chất đa nhân hỗn

hợp kim loại của Ni2+ và đất hiếm Ln3+ với phối tử N,N- pyriđin-2,6-

đicacbonyl-bis(đietylthioure)”, Tạp chí hóa học, T51(2AB), 198-202

2. Lê Cảnh Định, Vũ Thị Kim Thoa, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn

Minh Hải, Nguyễn Hùng Huy (2013); “Tổng hợp và nghiên cứu cấu

trúc của phức chất hỗn hợp kim loại Zn2+ và đất hiếm Ln3+ với phối

tử 2,6-pyriđinđicacbonyl-bis(N,N-đietylthioure)”, Tạp chí hóa học,

T51 (3AB), 373-377

3. Lê Cảnh Định, Vũ Thị Kim Thoa, Triệu Thị Nguyệt, Phạm Chiến

Thắng, Nguyễn Hùng Huy (2013); “Cấu trúc nhiễu xạ tia X đơn tinh

thể của phức chất ba nhân của Ni2+ và Pr3+ với phối tử 2,6-

pyriđinđicacbonyl - bis (N,N-đietylthioure)”, Tạp chí hóa học,

T51(3AB), 476-479

4. Lê Cảnh Định, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Minh Hải, Nguyễn

Hùng Huy (2014); “Phức chất đa nhân mới của Zn(II) và ion kiềm

thổ Ca(II), Ba(II) với phối tử 2,6-pyriđinđicacbonyl-bis(N,N-

đietylthioure)”, Tạp chí hóa học, T52(5A), 324-327

5. Lê Cảnh Định, Triệu Thị Nguyệt, Phạm Chiến Thắng, Nguyễn

Hùng Huy (2015); “Tổng hợp và nghiên cứu phức chất ba nhân

[Zn2Ca(L)2(CH3COO)2] của phối tử 2,6-pyriđinđicacbonyl-bis(N,N-

đietylthioure)”, Tạp chí hóa học, T53(4E1), 88-91

6. Nguyen H.H., Jegathesh J.J., Takiden A., Hauenstein D., Pham

C.T., Le C.D., Abram U. (2016), “2,6-Dipicolinoylbis(N,N-

dialkylthioureas) as Versatile Building Blocks for Oligo- and

Polynuclear Architectures”, Dalton Trans., 45, 10771-10779.