XÁC ĐỊNH GIẢN đồ PHÂN bố và HẰNG số AXIT của các dẫn XUẤT PHENOLIC sử DỤNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG, PHỔ mô PHỎNG 13c NMR và mô HÌNH THỐNG kê đa BIẾN

Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số - 2011 XÁC ĐỊNH GIẢN ĐỒ PHÂN BỐ VÀ HẰNG SỐ AXIT CỦA CÁC DẪN XUẤT PHENOLIC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG, PHỔ MÔ PHỎNG 13C NMR VÀ MÔ HÌNH THỐNG KÊ ĐA BIẾN Bùi Chiến Thắng(1) – Phạm Văn Tất(2) (1) Trường Đại học Đà Lạt – (2) Trường Đại học Thủ Dầu Một TÓM TẮT Hằng sớ phân ly axit của các axit ́u thể hiện mợt vai trò quan trọng để giải thích nhiều chế phản ứng hóa học hữu và các tính chất hóa lý của các hệ sinh học Phương pháp trắc quang được sử dụng để xác định giá trị pKa 20 dẫn x́t phenolic dựa vào phở UV-Vis của chúng Trong trường hợp này dữ liệu phở UV-Vis đã được định dạng bởi mợt sở dữ liệu chiều Các giá trị pKa của chúng được tính bằng giải tḥt PCA sử dụng dữ liệu này Phở mơ phỏng 13 CNMR của 20 dẫn x́t phenolic có cấu trúc tương tự nhận được từ học phân tử MM3 được sử dụng để xây dựng quan hệ định lượng giữa đợ dời hóa học và tính chất acid (QCSARs) Quan hệ tún tính QCSARs được đánh giá bằng kỹ tḥt loại bỏ dần từng trường hợp Mơ hình tham sớ tớt nhất được thể hiện ở các giá trị thớng kê R2 lụn = 98,20 và giá trị R2 kiểm tra = 97,10 Kỹ tḥt mơ phỏng Monte Carlo được sử dụng để tìm kiếm hệ sớ hiệu chỉnh tới ưu phương trình hời quy bằng việc tạo sớ ngẫu nhiên Các mơ hình quay lại dự đoán hằng sớ phân ly axit của các dẫn x́t phenolic mới Các giá trị pKa nhận được từ mới quan hệ QCSARs phù hợp tớt với các giá trị thực nghiệm và tài liệu Từ khóa: quan hệ định lượng độ dời hóa học tính axit (QCSARs), số phân ly axit pKa, mơ Monte Carlo, mơ hình * MỞ ĐẦU Hiện việc xác định số phân ly axit axit yếu vấn đề quan trọng giúp giải thích nhiều chế phản ứng, tính chất hóa học tính chất hệ sinh học tự nhiên [1: 2] Trong những năm gần đây, với phát triển ngành khoa học máy tính với nhiều phương pháp tính tốn khác nhau, việc sử dụng phương pháp tính tốn lý thút dựa vào phân tích hời quy được sử dụng rộng rãi hiệu khơng lĩnh vực hóa học lý thút mà nhiều lĩnh vực hóa học khác [4] Trong thời gian có nhiều cơng trình xác định số phân ly axit hợp chất hữu với các hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp khác nhau, phương pháp có ưu điểm riêng [1: 2] Trong báo này, các giá trị số pKa dẫn x́t phenolic được xác định bằng đường thực nghiệm và đường lý thút dựa phổ mơ phỏng 13CNMR nhận được từ các tính toán học phân tử Xác định pKa bằng phân tích thành phần chính (PCA) dựa vào kết quả dữ liệu phở UV-Vis thực nghiệm nhận được từ kỹ tḥt ch̉n đợ trắc quang Mơ hình hồi quy tún tính bợi xây dựng 65 Journal of Thu Dau Mot university, No1 - 2011 từ mới quan hệ định lượng giá trị độ dời hóa học cacbon tính axit (QCSARs) Các mơ hình tún tính được xây dựng từ kỹ tḥt thớng kê và mơ phỏng Monte Carlo Các giá trị pKa x ác định từ các mơ hình tún tính so sánh với giá trị pKa nhận được từ thực nghiệm giá trị tham khảo PHƯƠNG PHÁP 2.1 Xác định pKa thực nghiệm 2.1.1 Thiết bị, hóa chất, dụng cụ Các thiết bị hóa chất sử dụng để đo phổ UV-Vis phenolic bao gồm: - Máy UV-Vis SHIMADZU, máy đo pH, cân phân tích, cuvet thạch anh, dụng cụ thí nghiệm - Hóa chất gồm: phenol, hydroquinone, 4-nitrophenol, 3-nitrophenol, 2-nitrophenol, thị phenolphtalein, bromothymolblue, dung dịch natri hydroxit 2.1.2 Đo xử lý phổ UV-Vis Đo phổ UV-Vis phenolic thực sau: - Lấy 30ml dung dịch axit: phenol 0,1M, hydroquinon 0,001M axit 3-nitrophenol 0,001M cho vào ba cốc thủy tinh dung tích 50 ml, thêm vào cốc dung dịch thị bromothylmol blue kết hợp với phenolphtalein - Lấy 30ml dung dịch axit: Axit 4-nitrophenol, 2-nitrophenol có nồng độ 0,001M cho vào hai cốc thủy tinh 50 ml, thêm 0,5 ml dung dịch thị bromothylmol blue vào cốc - Đo pH cốc dung dịch ghi giá trị pH - Điều chỉnh pH cốc cách nhỏ giọt dung dịch NaOH có nồng độ thích hợp cho pH thay đổi đáng kể - Ghi giá trị pH đo phổ UV-Vis khoảng bước sóng từ 350nm đến 700nm Dữ liệu phổ UV-Vis định dạng thành ma trận dữ liệu phở chiều sử dụng để tính số pKa tḥt toán phân tích thành phần chính, kiểu định dạng dẫn Bảng Bảng 1: Dữ liệu đầu vào hệ phổ UV-Vis Chỉ số chiều thứ Chỉ số chiều thứ Chỉ số chiều thứ Độ hấp thụ quang Chỉ số chiều 1: Bước sóng Chỉ số chiều 2: Giá trị pH Chỉ số chiều 3: Nồng độ axit 2.1.3 Xác định pKa từ liệu phổ UV-Vis Các giá trị pKa xác định từ liệu phổ UV-Vis thuật tốn phân tích thành phần chính (PCA) được tích hợp DATAN 3.0 với tùy chọn axit HA hoặc axit H2A tương ứng, chọn số bước lặp 10 2.2 Xác định pKa bằng lý thút 2.2.1 Dữ liệu phần mềm Cấu trúc phân tử và giá trị pKa của các dẫn x́t phenolic tính ACDLABS 8.0 [[1]], đưa 66 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số - 2011 Bảng Giá trị đợ dời hóa học τi nhận được từ phổ mơ phỏng 13C NMR phenolic cũng được xác định bằng ACDLABS 8.0 [[1]] Trong báo này, phương trình bán thực nghiệm cũng được sử dụng để kiểm tra [1] (1) Trong pK 0a giá trị xác định cuối từ thực nghiệm; lại phân tử tính cho tất vị trí OH R5 R4 R1 R2 R3 Hình Khung phân tử dẫn xuất phenolic Bảng Cấu trúc phân tử giá trị pKa phenolic Hợp chất R1 R2 R3 R4 R5 pKa [[1]] -S(CH3) -H -H -H -H 9,23 -CH2Br -H -H -H -H 9,35 -CH3 -H -H -Cl -H 9,35 -CH2Cl -H -H -H -H 9,46 -H -S(CH3) -H -H -H 9,47 -H -CH2Cl -H -H -CH3 9,61 -H -H -CH2Cl -H -H 9,68 -CH3 -H -Cl -H -H 9,87 -H -H -C(CH3)3 -H -H 10,13 10 -CH3 -CH3 -H -H -H 10,42 11 -CH3 -H CH(CH3)2 -H -H 10,59 12 -CH3 -H -CH3 -H -H 10,61 13 -N(CH3)2 -H -H -H -H 10,62 14 -CH -H -OCH3 -H -H 10,80 15 -CH3 -H -CH3 -H -CH3 10,97 16 -CH3 -H CH(CH­3)2 -H -H 10,56 17 -CH2OH -H -H -H -H 9,83 18 -CH3 -H -H -Cl -H 9,35 19 -H -H -OCH3 -H -H 10,21 20 -Br -H -Br -H -OCH3 6,95 2.2.2 Xây dựng mơ hình QCSARs Mơ hình QCSARs xây dựng từ quan hệ định đợ dời hóa học τi giá trị pKa kĩ thuật hồi quy đa biến [[3], [4]] với giải tḥt thêm và loại dần biến số Mơ hình QCSARs tốt nhận 67 Journal of Thu Dau Mot university, No1 - 2011 dùng để dự đốn giá trị pKa phenolic mới Chất lượng mơ hình QCSARs thể qua giá trị R2 luyện R2 dự đốn > 90% [[2], [3]] Mơ hình QCSARs xây dựng từ dữ liệu cấu trúc đưa ở Bảng 2, dùng dự đốn giá trị pKa phenolic Mơ hình QCSARs tổng qt: (với i = 1- 5) (2) Giá trị R2: (3) Trong đó: Yi, Ŷ và Y giá trị thực nghiệm, dự đốn trung bình; τi giá trị độ dời hóa học ngun tử cacbon thứ i, C số, bi tham số Ngoài mơ hình QCSARs cũng được xây dựng bằng phương pháp mơ Monte Carlo Phương pháp mơ Monte Carlo sử dụng kỹ tḥt dò tìm các giá trị C bi tối ưu dựa vào tḥt toán tạo sớ ngẫu nhiên Mơ hình QCSARs được xây dựng đến dừng lại và chất lượng cũng được đánh giá dựa vào các giá trị R2 luyện R2 dự đốn > 90% [[2], [3]] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định pKa bằng thực nghiệm Sau đo phổ UV-Vis phenolic, liệu phổ đưa ở Hình (a, b) Từ Hình 2a, nhận thấy có đỉnh hấp thụ bước song l = 620nm, độ hấp thụ tăng khơng đổi pH > 8,90, điều phù hợp với màu xanh dương thị Từ pH = 9,38 xuất đỉnh hấp thụ bước sóng l = 550nm đỉnh hấp thụ giảm dần phía bước sóng ngắn đồng thời độ hấp thụ tăng dần từ pH = 9,38 đến pH = 11,89, điều phù hợp với thay đổi màu thị từ xanh dương sang màu đỏ thị phenolphtalein 2.5 ABS 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 350 400 450 500 550 l (nm) 600 650 3.0 2.5 ABS pH = 7.98 pH = 8,13 pH = 8,22 pH = 8,35 pH = 8,58 pH = 8,72 pH = 8,90 pH = 9,20 pH = 9,38 pH = 9,50 pH = 9,61 pH = 9,70 pH = 9,81 pH = 9,93 pH = 9,98 pH = 10,08 pH = 10,18 pH = 10,29 pH = 10,40 pH = 10,54 pH = 10,75 pH = 10,96 pH = 11,28 pH = 11,57 pH = 11,89 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 350 400 450 500 550 600 650 700 pH = 7,95 pH = 8,25 pH = 8,93 pH = 9,03 pH = 9,08 pH = 9,30 pH = 9,43 pH = 9,53 pH = 9,68 pH = 9,80 pH = 9,88 pH = 9,97 pH = 10,04 pH = 10,20 pH = 10,29 pH = 10,38 l(nm) 700 a) b) Hình 2: Phổ UV-Vis của: a) phenol; b) Hydroxyquinol Từ Hình 2b nhận thấy có đỉnh hấp thụ bước sóng l = 620nm tương tự đới với phổ UV-Vis phenol Ngoài tại pH = 8,93 xuất mợt đỉnh l = 400nm mợt đỉnh tại l = 425nm, thế cho thấy độ hấp thụ tăng dần thay đổi pH dung dịch NaOH x́t hiện quá trình phản ứng 68 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số - 2011 chủn đởi dần từng nhóm OH vòng của chất hydroxyquinol tạo muối natri hydroxyquinolat và quinon có màu vàng tươi màu vàng đậm dần thêm nhiều dung dịch NaOH Từ Hình 3a nhận thấy có hai đỉnh hấp thụ l = 619nm l = 440nm, độ hấp thụ đỉnh bước sóng l = 619nm tăng dần phù hợp với đậm dần dung dịch có màu xanh dương thị Ở bước sóng l = 400nm xuất đỉnh hấp thụ độ hấp tăng dần Điều giải thích trạng thái tự do, dung dịch 4-nitrophenol màu vàng nhạt, điều chỉnh pH dung dịch NaOH có tạo thành muối natri 4-nitrophenol có màu vàng tươi, màu vàng đậm thêm dần dung dịch NaOH ABS 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 350 400 450 500 550 l(nm) 600 650 700 pH = 5,23 pH = 5,67 pH = 5,93 pH = 6,19 pH = 6,33 pH = 6,43 pH = 6,54 pH = 6,69 pH = 6,84 pH = 6,90 pH = 7,02 pH = 7,18 pH = 7,49 pH = 7,64 pH = 7,98 pH = 8,54 pH = 8,98 pH = 9,06 2.5 2.0 ABS 3.0 1.5 1.0 0.5 0.0 350 400 450 500 550 600 650 700 pH = 6,77 pH = 7,00 pH = 7,48 pH = 7,82 pH = 8,25 pH = 8,35 pH = 8,55 pH = 8,75 pH = 9,85 pH = 9,25 pH = 9,57 pH = 9,88 pH = 10,11 pH = 10,25 pH = 10,78 pH = 11,28 l(nm) a) b) Hình 3: Phổ UV-Vis của: a) 4-nitrophenol; b) 3-nitrophenol Đới với 3-nitrophenol, phở UV-Vis được đo ở pH = 6,77 được dẫn ở Hình 3b Phở xuất hai đỉnh bước sóng l = 619nm bước sóng l = 400nm, điều này cũng thể hiện tính chất tương tự của 4-nitrophenol ở Hình 3a Từ pH = 8,35 trở lên, xuất đỉnh ở bước sóng l = 515nm độ hấp thụ quang tăng dần đến pH = 11,28 rời ởn định, tăng khơng đáng kể Điều phù hợp với chuyển màu dung dịch từ xanh chi thị bromothymolblue sang màu đỏ thị phenolphatalein Từ dữ liệu phở UV-Vis nhận được từ thực nghiệm, giá pKa vài phenolic xác định thuật tốn phân tích thành phần chính (PCA), kết đưa Bảng Bảng 3: Giá trị pKa-tn chất phenolic xác định từ liệu phổ UV-Vis thực nghiệm Hợp chất phenol hydroxyquinol –nitrophenol - nitrophenol - nitrophenol Nồng độ 0,100M 0,001M 0,001M 0,001M 0,001M pKa-tn 9,87 9,89 7,22 7,30 8,38 Từ dữ liệu phở UV-Vis của hợp chất 4-nitrophenol, bằng kỹ tḥt phân tích thành phần chính (PCA), các dữ liệu phở được lọc và loại bỏ những dữ liệu ít quan trọng, giữ lại phần dữ liệu quan trọng nhất, đặc biệt là tính chất phở điển hình đặc trưng của hợp chất 4-nitrophenol Tính chất phở bản nhất được đưa Hình 4a Tính chất phổ điển hình đặc trưng này được sử dụng để xác định giá trị pKa 4-nitrophenol Các hợp chất khác cũng được thực hiện ngun tắc tương tự, giá trị pKa các chất phenolic được chọn, dẫn ở Bảng Như vậy, các giá trị pKa xác định bằng đường thực nghiệm từ phương pháp ch̉n đợ trắc quang so màu kết hợp phương pháp phân tích thành phần là phương pháp áp dụng thành cơng kỹ tḥt trắc quang với phương pháp thớng kê phân tích thành phần chính (PCA) 69 Journal of Thu Dau Mot university, No1 - 2011 Sau nhận được giá trị pKa, giản đờ phân bớ của các cấu tử dung dịch 4-nitrophenol cũng được xây dựng, dẫn Hình 4b Giản đờ phân bớ này thể hiện quá trình thay đởi nờng đợ của các cấu tử dung dịch thay đởi pH Từ giản đờ phân bớ này có thể giải thích được tính chất của các hệ sinh học tự nhiên cũng chế phản ứng hóa học xảy giữa các cấu tử mơi trường ở mỡi pH khác 0.0010 2.5 0.0008 [Ci] ABS 3.0 2.0 1.5 1.0 0.0006 [HA] [A-] 0.0004 0.5 0.0002 0.0 350 400 450 500 550 600 650 700 0.0000 l(nm) pH a) b) Hình 4: Phổ UV-Vis và Giản đờ phân bớ các cấu tử dung dịch 4-nitrophenol: a) Thành phần phổ UV-Vis giữ lại sau dữ liệu phở được lọc PCA b) Giản đồ phân bố nờng đợ các cấu tử theo pH 3.2 Xác định pKa bằng lý thút 3.2.1 Xây dựng mơ hình QCSARs Song song với phương pháp thực nghiệm đưa trên, cơng trình áp dụng phương pháp lý thuyết để xác định pKa phenolic dựa vào liệu phổ mơ 13CNMR nhận từ phương pháp tính tốn học phân tử Độ dời hóa học τi (i = 1-5) ngun tử cacbon khung phân tử phenol sử dụng để xây dựng mơ hình hồi quy đa tham số (QCSARs) Các mơ hình xây dựng dựa vào kỹ thuật thêm loại dần biến số Các mơ hình QCSARs với giá trị thống kê dẫn Bảng Bảng 4: Các mơ hình QCSARs xây dựng từ phenolic k Tham số độ dời hóa học τi ngun tử cacbon τ4 τ4, τ2 τ4, τ2, τ3 τ4, τ2, τ3, τ6 τ4, τ2, τ3, τ6, τ5 Giá trị thống kê R luyện R2dự đốn 35,40 15,50 62,40 35,50 88,10 82,60 94,40 88,30 98,20 97,10 Bằng phương pháp phân tích ANOVA yếu tố kiểm tra chất lượng mơ hình thay đổi biến, cho thấy thay đổi số lượng biến k mơ hình QCSARs có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mơ hình, điều thể giá trị xác định hồi quy R2luyện (F = 37,475 > F0.05 = 5,318) R2dự đốn (F = 14,200 > F0.05 = 5,987) 70 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số - 2011 Trong mơ hình QCSAR đưa Bảng 4, cho thấy mơ hình QCSARs với k = thể chất lượng mơ hình tốt với giá trị R2lụn = 0,982 R2dự đoán = 0,971 Mơ hình QCSARs với hệ số hồi quy tham số thống kê đưa chi tiết Bảng Các giá trị thống kê t-student giá trị xác suất P đưa Bảng thể khẳng định rõ chất lượng mơ hình QCSARs phù hợp với nhóm hợp chất phenolic Bảng 5: Giá trị thống kê hệ số mơ hình QCSARs với k = Số TT Biến số Hệ số Giá trị t Hằng số -59,530 τ2 0,173 23,31 P = 1,333.10-12 < α = 0,05 τ3 0,120 13,48 P = 2,067.10-9 < α = 0,05 τ4 0,139 23,75 P = 1,032.10-12 < α = 0,05 τ5 0,045 5,79 P = 4,717.10-5 < α = 0,05 τ6 0,080 8,40 P = 7,475.10-7 < α = 0,05 -20,98 Giá trị P P = 5,633.10-12 < α = 0,05 Khả dự đốn mơ hình QCSARs với k = kiểm tra đánh giá kĩ thuật loại dần trường hợp dựa vào giá trị thống kê sai số trung bình tuyệt đối tồn cục GAME, % = 0,772, sai số tương đối tuyệt đối ARE đưa Bảng Mơ hình QCSARs: pKa = -59,530 + 0,173τ2 + 0,120τ3 + 0,139τ4 + 0,045τ5 + 0,080τ6 (4) Các giá trị pKa với giá trị sai số ARE 20 dẫn xuất phenolic dự đốn từ kỹ thuật loại dần trường hợp đưa Bảng Bảng Giá trị pKa-tt tính tốn ARE,% 20 dẫn xuất phenolic tương ứng Bảng STT 10 pKa[[1]] pKa-tt 9,23 9,35 9,35 9,46 9,47 9,61 9,68 9,87 10,13 10,42 9,318 9,441 9,341 9,413 9,605 9,382 9,675 10,045 10,044 10,298 ARE,% STT pKa[[1]] 0,949 0,969 0,093 0,495 1,429 2,371 0,048 1,776 0,853 1,171 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10,59 10,61 10,62 10,80 10,97 10,56 9,83 9,35 10,21 6,95 pKa-tt 10,508 10,701 10,534 10,960 10,946 10,508 9,839 9,341 10,191 6,970 ARE,% 0,774 0,858 0,806 1,481 0,221 0,492 0,087 0,093 0,191 0,289 3.2.2 Phương pháp mơ Ngồi kỹ thuật xây dựng mơ hình đa biến số QCSARs phương pháp thống kê đưa trên, mơ hình QCSAR xây dựng kỹ thuật mơ Monte Carlo Ngun tắc phương pháp dựa thuật tốn tạo số ngẫu nhiên để xác định hệ số mơ hình hồi quy Các hệ số mơ hình thay đổi liên tục, phân bố xác suất chất lượng mơ hình dược xác định liên tục theo thay đổi hệ số mơ hình Giá trị thống kê R2 luyện giá trị thống kê R2 dự đốn đưa 71 Journal of Thu Dau Mot university, No1 - 2011 tương ứng Q trình thực đến phân bố chất lượng mơ hình QCSARs cao q trình tìm kiếm hệ số mơ hình QCSARs dừng lại Mơ hình QCSARs đưa sau: pKa = -66,999 + 0,180τ2 + 0,126τ3 + 0,139τ4 + 0,046τ5 + 0,093τ6 (5) Chất lượng mơ hình QCSARs (5) đưa đánh giá thơng qua giá trị thống kê: R2 luyện = 0,985 R2 dự đốn = 0,974 3.3 Dự đốn giá trị pKa Các mơ hình QCSARs đưa kỹ thuật sử dụng để dự đốn giá trị pKa chất phenolic Bảng Kết dự đốn từ mơ hình QCSARs đưa Bảng Bảng Giá trị pKa phenolic nhận từ mơ hình QCSARs (4) (5) Ph.trình (1) Hợp chất pKa Phenol QCSARs(4) ARE% pKa ARE% QCSARs(5) pKa Thực nghiệm ARE% ARE% pKa Tài liệu [[6],[7]] 9,860 1,119 9,902 1,986 9,886 0,685 9,870 0,979 9,89 Hydroxyquinonol 9,800 0,971 9,921 1,817 9,803 0,222 9,890 1,248 9,85 4-nitrophenol 7,230 0,596 7,292 0,334 7,199 0,501 7,220 0,119 7,18 2-nitrophenol 7,140 0,508 7,341 0,721 7,194 0,477 7,300 0,406 7,24 3-nitrophenol 8,340 0,303 8,362 0,121 8,348 0,040 8,380 0,202 8,39 Các giá trị pKa nhận từ mơ hình QCSARs (4) QCSARs(5) gần với giá trị pKa-tn nhận từ liệu phổ UV-Vis thực nghiệm trắc quang, pKa nhận từ phương trình (1) giá trị tham khảo từ tài liệu [6], [7] So sánh giá trị pKa dự báo từ mơ hình QCSARs (4) QCSARs (5) với pKa nhận từ thực nghiệm thể Hình 10.5 10.5 10.0 10.0 8.5 8.0 7.5 7.0 9.5 pKa- Thamkhảo pKa-QCSARs pKa-Monte Carlo pKa-Phương trình (1) pKa-Thực nghiệm 9.0 Hợp chất Giá trò pKa Giá trò pKa 9.5 9.0 8.5 pKa-Phương trình (1) pKa-Monte Carlo pKa-Thamkhảo pKa-QCSARs 8.0 7.5 7.0 6.5 pKa- Thực nghiệm 10 11 Hình Mối tương quan giá trị pKadự đốn pKa thực nghiệm 3.4 Giản đồ phân bố Giản đồ phân bố nồng độ cấu tử dung dịch phenolic xây dựng từ giá trị pKa dự đốn mơ hình QSCARs (4) QCSARs(5) so sánh với phân bố cấu tử tương ứng nhận từ pKa thực nghiệm, phương trình (1) tài liệu [6], [7] biểu diễn Hình Hình 72 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số - 2011 0.010 0.10 [HA]-QCSARs [A-]-QCSARs [HA]-Monte Carlo [A-]-Monte Carlo [HA]-Thực nghiệm [A-]-Thực nghiệm [HA]-Phương trình(1) [A-]-Phương trình(1) [HA]-Thamkhảo [A-]-Thamkhảo 0.006 0.004 0.002 0.000 pH 10 11 12 [HA]-QCSARs [A-]-QCSARs [HA]-Monte Carlo [A-]-Monte Carlo [HA]-Thực nghiệm [A-]-Thực nghiệm [HA]-Phương trình (1) [A-]-Phương trình (1) [HA]-Thamkhảo [A-]-Thamkhảo 0.08 0.06 [Ci] [Ci] 0.008 0.04 0.02 0.00 13 pH a) 10 11 12 b) Hình 6: Giản đồ phân bố cấu tử dung dịch: a) hydroxyquinol; b) phenol Từ Hình nhận thấy phù hợp tốt giá trị pKa tính từ mơ hình QCSARs (4), QCSARs(5) pKa-tn từ thực nghiệm, phương trình (1) từ tài liệu [[6],[7]] 0.0010 0.0010 [HA]-QCSARs [A-]-QCSARs [HA]-Monte Carlo [A-]-Monte Carlo [HA]-Thực nghiệm [A-]-Thực nghiệm [HA]-Phương trình (1) [A-]-Phương trình (1) [HA]-Thamkhảo [A-]-Thamkhảo [Ci] 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 pH [HA]-QCSARs [A-]-QCSARs [HA]-Monte Carlo [A-]-Monte Carlo [HA]-Thực nghiệm [A-]-Thực nghiệm [HA]-Phương trình (1) [A-]-Phương trình (1) [HA]-Thực nghiệm [A-]-Thực nghiệm 0.0008 0.0006 [Ci] 0.0008 0.0004 0.0002 0.0000 a) pH 10 11 12 b) Hình Giản đồ phân bố cấu tử dung dịch: a) 4-nitrophenol; b) 3-nitrophenol Từ Hình nhận thấy phù hợp tốt giá trị pKa tính từ mơ hình QCSARs (4), QCSARs(5) pKa từ thực nghiệm, phương trình (1) tài liệu [6], [7] Giá trị GAME% tính biểu thức: 100 n GAME,% = ∑ (pK a-tn )i -(pK a-tt )i /(pK a-tn )i n i=1 (6) Sai số ARE, % tính biểu thức: ARE,% = pK a-tn -pK a-tt 100 pK a-tn (7) Với pKa-tn pKa-tt giá trị nhận từ thực nghiệm dự đốn KẾT LUẬN Cơng trình thành cơng việc xây dựng mơ hình QCSARs(4) QCSARs(5) dựa liệu phổ mơ 13CNMR Mối quan hệ giá trị độ dời hóa học τi ngun tử cacbon với giá trị pKa xây dựng kỹ thuật hồi quy đa biến kỹ thuật mơ Monte Carlo có nhiều triển vọng ứng dụng dự đốn tính chất chất ngồi tính giá trị pKa Các mơ hình dự đốn xác 73 Journal of Thu Dau Mot university, No1 - 2011 giá trị pKa phenolic để mơ tả phân bố cấu tử dung dịch giúp nhanh chóng giải thích nhiều tượng chế phản ứng hóa học trong hệ sinh học * DETERMINATION OF DISTRIBUTION DIAGRAM AND ACID-DISSOCIATION CONSTANT OF PHENOLIC DERIVATIVES USING SPECTROPHOTOMETRIC METHOD, SIMULATION SPECTRA 13CNMR AND MULTIVARIATE MODELS Bui Chien Thang(1) – Pham Van Tât(2) (1) University of Dalat - (2) University of Thu Dau Mot ABSTRACT The acid-dissociation constants of weak acids play an important role for explaining a lot of reaction mechanisms in organic chemistry and physicochemical properties of biological systems The spectrophotometric method was used for determining values pKa of 20 phenolic derivatives using their UV-Vis spectra In this case, the spectral data UV-Vis were formatted by three-dimensional spectral database The pKa values of them ​​were calculated by PCA algorithm using this database The simulation spectra 13C NMR of 20 similar phenolic derivatives structurally derived from molecular mechanics MM3 were used for constructing quantitative chemical shift and acidity relationships (QCSARs) The linear relations QCSARs were validated by leave-one-out technique The best 5-descriptors model was presented in statistical values R2 training 98.20 and R2 test 97.10 The Monte Carlo simulation technique was used to detect the optimal adjustable coefficient values ​​in regression equation by generating random numbers These in turn used for predicting acid-dissociation constants of new phenolic derivatives The values pKa resulting from two linear relations QCSARs agree well with those from experimental measurements and literature Keywords: quantitative chemical shift and acidity relationships (QCSARs), acid-dissociation constants pKa, Monte Carlo simulation technique, multivariate model TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ACD/pKa Advanced chemistry 6.0, Development Inc, Canada, 2002 [2] Pham Van Tat, J Chem and Application, No 3, P.1-5, 2010 [3] Pham Van Tat, Development of QSAR and QSPR, Publisher of Natural sciences and technique, Hanoi, 2009 [4] D D J.Werner, P R.Yeater, Essential Regression and Experimental Design for Chemists and Engineer, 2000 [5] E A Braude, and F C Nachod, Determination of Organic Structures by Physical Methods, Academic Press, New York, 1955 [6] D Harvey, Modern analytical Chemistry, Mc.Graw Hill, Boston, Toronto, 2000 [7] Ed V A Palm Tables of rate and equilibrium constants of heterolytic organic reactions, MOSCOW, 1975 74 ... để xác định hệ số mơ hình hồi quy Các hệ số mơ hình thay đổi liên tục, phân bố xác suất chất lượng mơ hình dược xác định liên tục theo thay đổi hệ số mơ hình Giá trị thống kê R2 luyện giá trị thống. .. 3.2.2 Phương pháp mơ Ngồi kỹ thuật xây dựng mơ hình đa biến số QCSARs phương pháp thống kê đưa trên, mơ hình QCSAR xây dựng kỹ thuật mơ Monte Carlo Ngun tắc phương pháp dựa thuật tốn tạo số ngẫu... 3.2 Xác định pKa bằng lý thút 3.2.1 Xây dựng mơ hình QCSARs Song song với phương pháp thực nghiệm đưa trên, cơng trình áp dụng phương pháp lý thuyết để xác định pKa phenolic dựa vào liệu phổ