Tổng hợp dẫn xuất của dendrimer PAMAM và ứng dụng tổng hợp nanocobalt

LỜI CẢM ƠN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN i LỜI CẢM ƠN  Kính thưa quý thầy cô. Để hoàn thành chương trình đào tạo kỹ sư ngành Công Nghệ Hóa Học của Trường Đại Học Tôn Đức Thắng. Trong quá trình học tập và tiếp thu rất nhiều kiến thức bổ ích từ thầy, cô đã hỗ trợ cho em trong công việc và cuộc sống sau này. Trước tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa và các thầy, cô trong bộ môn Tổng Hợp Hữu Cơ và Công Nghệ Hóa Học của trường Đại Học Tôn Đức Thắng đã tạo cho chúng em một môi trường học tập tốt. Sau đó em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và các anh chị trong phòng Hóa Học Hữu Cơ – Polymer, Viện Công Nghệ Hóa Học Tp Hồ Chí Minh, đặc biệt là thầy TS Nguyễn Cửu Khoa (Viện Trưởng Viện Công Nghệ Hóa Học, trưởng phòng Hóa Hữu Cơ – Polymer), cô TS Hoàng Thị Kim Dung và anh Trần Hữu Nghị, chị Lý Tú Uyên đã luôn luôn tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp đại học. Em xin chân thành cảm ơn! Tp, HCM 10-01-2011 MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN ii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Mục lục Danh mục hình Danh mục phụ lục Danh sách các từ viết tắt Danh mục bảng biểu Lời mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về dendrimer polyamidoamine (PAMAM) 1.1.1 Khái niệm 1 1.1.2 Cấu tạo phân tử 2 1.1.2.1 Lõi 2 1.1.2.2 Các nhánh bên trong 2 1.1.2.3 Các nhánh bề mặt 2 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc Dendrimer 6 1.1.3.1 Độ pH 6 1.1.3.2 Dung môi hòa tan 7 1.1.3.3 Nồng độ muối 8 1.1.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ 8 1.1.4 Tính chất PAMAM 9 1.1.4.1 Tính đa hóa trị 9 1.1.4.2 Tính tan của dendrimer 9 1.1.4.3 Tính mang vác 10 1.1.4.4 Tính chất nano 11 MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN iii 1.1.4.5 Khả năng tạo phức với kim loại 11 1.1.5 Ứng dụng 13 1.1.5.1 Trong y dược và sinh học 13 1.1.5.2 Dendrimer là một vật liệu mới 14 1.1.5.3 Trong các lĩnh vực khác 14 1.2 Phương pháp tổng hợp dendrimer 15 1.2.1 Phương pháp divergent 15 1.2.2 Phương pháp convergent 16 1.2.3 Phương pháp Double-stage Convergent 16 1.3 Dẫn xuất PAMAM lai hóa với chuỗi stearyl alcohol 17 1.4 Giới thiệu chung về Alcol 17 1.4.1 Định nghĩa 17 1.4.2 Tính chất 17 1.5 Giới thiệu về stearyl alcohol 18 1.5.1 Khái niệm 18 1.5.2 Tính chất của stearyl alcohol 18 1.5.1.1 Tính chất vật lý 18 1.5.1.2 Tính chất hóa học 19 1.5.1.3 Ứng dụng 19 1.6 Giới thiệu về vật liệu nanocomposite 20 1.6.1 Vật liệu composite 20 1.6.1.1 Khái niệm 20 1.6.1.2 Thành phần và cấu tạo 21 1.6.1.3 Phân loại 21 1.6.1.4 Vật liệu nanocomposite 22 1.6.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite 22 1.6.2.1 Phương pháp in situ 23 1.6.2.2 Phương pháp ex situ 23 1.6.3 Phân loại vật liệu nano 23 MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN iv 1.6.4 Tính chất của hạt nano kim loại 25 1.6.4.1 Tính chất quang học 25 1.6.4.2 Tính chất điện 25 1.6.4.3 Tính chất từ 25 1.6.4.4 Tính chất điện 26 1.6.5 Ứng dụng của vật liệu nanocomposite 26 1.7 Giới thiệu về nano kim loại Cobalt 27 1.8 Khái quát về từ tính 28 1.9 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 30 1.9.1 Ở ngoài nước 30 1.9.2 Ở trong nước 31 Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị và các phương pháp đo 32 2.1.1 Hóa chất 32 2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 32 2.1.3 Các phương pháp phân tích 32 2.1.4 Tiến hành thực nghiệm 35 2.2 Tổng hợp dẫn xuất dendrimer 37 2.2.1 Tiến hành thí nghiệm 37 2.2.2 Thuyết minh quy trình .38 2.3 Tổng hợp nanocobalt trên dẫn xuất dendrimer PAMAM 39 2.3.1 Tiến hành thí nghiệm 39 2.3.2 Thuyết minh quy trình 40 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Tổng hợp 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate 41 3.1.1 Đặc điểm 41 3.1.2 Kết quả đo phổ 41 3.1.3 Bàn luận 43 3.2 Tổng hợp dẫn xuất dendrimer G 3 với core NH 3 46 MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN v 3.2.1 Đặc điểm 46 3.2.2 Kết quả đo phổ 46 3.2.3 Bàn luận 48 3.3 Tổng hợp nanocomposite cobalt 51 3.3.1 Đặc điểm 51 3.3.2 Kết quả đo phổ 53 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 58 4.2 Kiến nghị 58 Tài liệu tham khảo DANH MỤC HÌNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN vi DANH MỤC HÌNH Trang Chương I: TỔNG QUAN Hình 1: Lịch sử hình thành dendrimer (PAMAM) 1 Hình 2: Cấu tạo của dendrimer 2 Hình 3: Kích thước dendrimer tăng theo thế hệ 3 Hình 4: Cấu trúc dendrimer dạng hình cầu 4 Hình 5: Công thức của phân tử PAMAM core NH 3 5 Hình 6: Công thức phân tử phenolic dendrimer thế hệ thứ 3 5 Hình 7: Công thức phân tử dendrimer core EDA(Ethylenediamine) 6 Hình 8: Sự thay đổi hình dạng dendrimer khi thay đổi độ pH 7 Hình 9: Hình dạng dendrimer phụ thuộc vào dung môi hòa tan 7 Hình 10: Hình dạng dendrimer phụ thuộc vào nồng độ muối 8 Hình 11: Dendrimer ở những nồng độ khác nhau 8 Hình 12: Các hình thức vận chuyển thuốc của dendrimer 10 Hình 13: Kích thước chuẩn với các vật chất sinh học 11 Hình 14: Phức Tris(bipyridine)ruthenium(II)(Ru 2+ -tris-bipy) với dendrimer trong core 12 Hình 15: Phức Tris(bipyridine)ruthenium(II) (Ru 2+ -tris-bipy) với dendrimer ở nhánh 13 Hình 16:Tổng hợp dendrimer theo phương pháp Divergent 15 Hình 17: Tổng hợp dendrimer theo phương pháp Convergent 16 Hình 18: Quy trình tổng hợp dendrimer theo phương pháp Double-stage Convergent 17 Hình 19: Quan hệ giữa nhiệt độ sôi và phân tử lượng của alcohol bậc 1 18 Hình 20: Phản ứng hình thành dẫn xuất dendrimer 19 Hình 21: Sản phẩm của sự lai hóa Stearyl alcohol với PAMAM 20 Hình 22: Vật liệu composite 21 Hình 23: Vật liệu nano không chiều 23 Hình 24: Vật liệu nano một chiều 24 DANH MỤC HÌNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN vii Hình 25: Vật liệu nano hai chiều 24 Hình 26: Cấu trúc từ của vật liệu phản sắt từ 29 Hình 27: Mô hình về cấu trúc mômen từ của chất thuận từ 29 Hình 28: Đồ thị thuận từ 30 Chương 2. THỰC NGHIỆM Hình 29: Các thiết bị trong thí nghiệm 34 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Hình 30: Sản phẩm 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate 41 Hình 31: Sản phẫm dẫn xuất dendrimer G 3.0 46 Hình 32: Sản phẩm nanocobalt 56 DANH MỤC PHỤ LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN viii DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1 H-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate. Phụ lục 2: Phổ 13 C-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate. Phụ lục 3: Phổ DEPT 90-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate. Phụ lục 4: Phổ DEPT 135-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate. Phụ lục 5: Phổ 1 H-NMR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 6: Phổ 13 C- NMR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 7: Phổ DEPT 90-NMR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 8: Phổ DEPT 135-NMR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 9: Phổ IR của p-Nitrophenyl chloroformate. Phụ lục 10: Phổ IR của Stearyl alcohol. Phụ lục 11: Phổ IR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate . Phụ lục 12: Phổ IR của phức ion Cobalt trong dẫn xuất dendrimer G 3.0 Phụ lục 13: Phổ IR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 14: Phương pháp phân tích GPC dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 15: Hình TEM của dẫn xuất dendrimer G 3.0 và nanocobalt. Phụ lục 16: Giản đồ thể hiện từ tính nanocobalt. DANH SÁCH VIẾT TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN ix DANH SÁCH VIẾT TẮT 13 C NMR: Carbon Nuclear Magnetic Resonance 1 H NMR: Proton Nuclear Magnetic Resonance Mn : Phân tử lượng trung bình số Mw: Phân tử lượng trung bình khối PDI: Poly Dispersity Index DEPT NMR: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer Nuclear Magnetic Resonance IR: Infrared TEM: Transmission Electron Microscopy GPC: Gel Permeation Chlromatograph UV – Vis: Ultraviolet – visible NPC: p-Nitrophenyl Chloroformate PAMAM: Polyamidoamine AAS: Atomic Absorption Spectrophotometric Emu/g: Electromagnetic Unit per Gram DANH MỤC BẢNG BIỀU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN VĂN TIN x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng tóm tắt các yếu tố ảnh hưởng đến PAMAM. Bảng 2: Bảng kết quả đo phổ IR. Bảng 3: Bảng kết quả đo phổ 1 H-NMR. Bảng 4: Bảng kết quả đo phổ 13 C-NMR. Bảng 5: Bảng kết quả đo phổ IR. Bảng 6: Bảng kết quả đo phổ 1 H-NMR. Bảng 7: Bảng kết quả đo phổ 13 C-NMR. Bảng 8: Bảng kết quả phân tích GPC. [...]... có dendrimer được nghiên cứu từ 1980 đến nay Trong đó có loại dendrimer PAMAM chiếm ưu thế về mặt số lượng các công trình nghiên cứu và ứng dụng Ở Việt Nam, trong những năm gần đây thì dendrimer được chú ý và nghiên cứu để ứng dụng Phòng Hóa Học Hữu Cơ – Polymer, Viện công nghệ hóa học Tp HCM được xem là đơn vị đầu tiên nghiên cứu tổng hợp dendrimer Dựa trên cơ sở đó đề tài Tổng hợp dẫn xuất của dendrimer. .. và kết hợp được những ưu điểm của hai phương pháp convergent và divergent là vừa tổng hợp được những dendrimer ở thế hệ cao, giảm khuyết tật của sản phẩm, vừa có thể tổng hợp được những dendrimer với đơn vị nhánh ở bên trong và bên ngoài khác nhau24 SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 16 TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 18: Quy trình tổng hợp dendrimer theo phương pháp Double-stage convergent 1.3 Dẫn xuất PAMAM. .. trị khác 1.5.2.3 Ứng dụng Stearyl alcohol là một chất hoạt động bề mặt nonionic, được sử dụng trong các sản phẩm mỷ phẩm như dầu gội, dầu xả, kem làm mềm da Dendrimer ban đầu Dẫn xuất dendrimer Hình 20: Phản ứng hình thành dẫn xuất dendrimer Những thuận lợi khi lai hóa Stearyl với dendrimer - Tạo ra một PAMAM biến tính Chuỗi stearyl khi gắn kết với PAMAM tạo một dẫn xuất mới so với PAMAM, làm tăng... xuất của dendrimer PAMAM và ứng dụng tổng hợp nanocobalt được nghiên cứu nhằm có thể tạo ra vật liệu mới SVTH: NGUYỄN VĂN TIN xi TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về dendrimer polyamidoamine (PAMAM) 1,2,6,8 1.1.1 Khái niệm: Hóa học polymer và công nghệ sản xuất chúng đã xuất hiện từ lâu được dựa trên nền tảng chính là sản xuất ra các polymer mạch thẳng và mạch nhánh Chúng... dendrimer với các core khác nhau thì tính chất hóa học và vật lý của dendrimer được mở rộng từ các nhóm chức ở bên ngoài của dendrimer nên có nhiều lợi thế như: tính ổn định, khả năng hòa tan, độ nhớt Sự ảnh hưởng đặc tính của các nhóm bề mặt và khối lượng phân tử tăng theo thế hệ Đặc biệt dendrimer PAMAM với những nhóm NH2 ở bề mặt ngoài có khả năng phản ứng cao, dễ bị thay đổi nên việc tổng hợp dẫn. .. Click chemistry… để tổng hợp dendrimer Khi tổng hợp bằng hai con đường khác nhau thì cấu trúc của chúng cũng khác nhau 1.2.1 Phương pháp divergent Dendrimer được phát triển từ các nhóm chức của phân tử lõi bên trong Các lõi phản ứng với các phân tử monomer chứa một loại nhóm chức hoạt động (có khả năng phản ứng) và một loại nhóm chức không hoạt động (không có khả năng phản ứng) và đưa đến việc hình... mới1,2,10 Dendrimer được sử dụng làm chất phá nhũ tương của dầu và nước, dùng làm chất giữ ẩm cho giấy và có tác dụng làm thay đổi độ nhớt Dendrimer có nhiều nhánh được điều chế từ ethylenediamine và methylacrylate Polyamidoamine được sử dụng để chế tạo vật liệu composite, làm vật liệu polymer Dendrimer được sử dụng làm thay đổi bề mặt nhựa nhiệt dẻo như độ dẻo, khả năng chịu nhiệt Nhựa được trộn với dendrimer. .. nghệ gen và chất mang thuốc trong y học… Hình 1: Lịch sử hình thành dendrimer (PAMAM) SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 1 TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.1.2 Cấu tạo phân tử 1,2,6,8,10 Hình 2: Cấu tạo của dendrimer Phân tử dendrimer cấu tạo gồm 3 phần chính: lõi, các nhánh bên trong, và những nhóm bề mặt 1.1.2.1 Lõi Phân tử dendrimer PAMAM được tạo ra từ tâm gọi là lõi bên trong (Core) Tùy thuộc vào cấu trúc của lõi... thích hợp để tổng hợp những dendrimer ở thế hệ thấp Hình 17: Tổng hợp dendrimer theo phương pháp Convergent 1.2.3 Phương pháp Double-stage Convergent Phương pháp này là sự kết hợp của phương pháp convergent và divergent Phương pháp divergent tạo ra hypercore, sau đó các mảnh wedge được tạo ra theo phương pháp convergent sẽ được gắn vào hypercore (hình 18) Phương pháp này cải thiện những nhược điểm và. .. TIN 4 TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 5: Công thức của phân tử PAMAM core NH3 29  Một số dendrimer core và nhánh khác Hình 6: Công thức phân tử phenolic dendrimer thế hệ thứ 329 SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 5 TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 7: Công thức phân tử dendrimer core EDA (Ethylenediamine)29 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc PAMAM2 ,6, 17 1.1.3.1 Độ pH Cấu trúc và hình dạng phân tử dendrimer . nghiên cứu tổng hợp dendrimer. Dựa trên cơ sở đó đề tài Tổng hợp dẫn xuất của dendrimer PAMAM và ứng dụng tổng hợp nanocobalt được nghiên cứu nhằm có thể tạo ra vật liệu mới. TỔNG QUAN. 135-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate. Phụ lục 5: Phổ 1 H-NMR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 6: Phổ 13 C- NMR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 7: Phổ DEPT 90-NMR của dẫn xuất. IR của phức ion Cobalt trong dẫn xuất dendrimer G 3.0 Phụ lục 13: Phổ IR của dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 14: Phương pháp phân tích GPC dẫn xuất dendrimer G 3.0. Phụ lục 15: Hình TEM của