Tổng hợp và nghiên cứu các phức chất đa nhân mn ln với phối tử pyridin 2 6 bis diankylthioure

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Thiều Thị Thơm TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT ĐA NHÂN Mn–Ln VỚI PHỐI TỬ PYRIDIN-2,6-BIS(DIANKYLTHIOURE) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Thiều Thị Thơm TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT ĐA NHÂN Mn–Ln VỚI PHỐI TỬ PYRIDIN-2,6-BIS(DIANKYLTHIOURE) Chun ngành: Hóa vơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN HÙNG HUY Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hùng Huy tin tưởng giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu Em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, tạo điều kiện cho em tham gia thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, cô kĩ thuật viên khoa Hóa học anh chị, bạn phòng phức chất tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình làm thực nghiệm hoàn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình người thân tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 01 tháng 12 năm 2015 Học viên Thiều Thị Thơm MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT .4 MỞ ĐẦU .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .6 1.1 Giới thiệu phối tử N,N-điankyl-N’-aroylthioure 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo N,N-điankyl-N’-aroylthioure 1.1.2 Tính chất N,N-điankyl-N’-aroylthioure 1.1.3 Nguyên tắc tổng hợp phối tử N,N-điankyl-N’-aroylthioure 1.1.4 Khả tạo phức phối tử N,N-điankyl-N’-aroylthioure với kim loại………………………………………………………………………………8 1.1.5 Tổng hợp phức chất phối tử N,N-điankyl-N’-aroylthioure 10 1.2 Giới thiệu phối tử aroyl bis(N,N-điankylthioure) 11 1.3 Giới thiệu phối tử pyridin-2,6-bis(diankylthioure) 12 1.4 Khả tạo phức chất mangan(II) 14 1.5 Khả tạo phức chất đất Ln(III) 14 1.5.1 Giới thiệu chung đất 14 1.5.2 Khả tạo phức chất đất 16 1.6 Các phương pháp hóa lý nghiên cứu phức chất 17 1.6.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR .17 1.6.2 Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân 17 1.6.3 Phương pháp phổ khối lượng 19 1.6.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể nghiên cứu cấu tạo phức chất 20 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24 2.1 Dụng cụ hóa chất 24 2.1.1 Dụng cụ 24 2.1.2 Hóa chất 24 2.2 Thực nghiệm 24 2.2.1 Tổng hợp pyridin-2,6-đicacboxyl clorua 24 2.2.2 Tổng hợp phối tử pyridin-2,6-bis(đietylthioure) – H2L 25 2.2.3 Tổng hợp phức chất 25 2.3 Các điều kiện thực nghiệm 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Nghiên cứu phối tử pyridin-2,6-bis(dietylthioure) (H2L) 28 3.1.1 Phổ hấp thụ hồng ngoại phối tử .28 3.1.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân phối tử 29 3.2 Nghiên cứu phức chất đa kim loại .30 3.2.1 Phức chất LnMn2L2 .30 3.2.2 Phức chất chứa ion đất LnMn2L3 38 3.2.3 Phức chất chứa ion kiềm thổ bari (BaMn2L3) .46 3.3 Nhận xét chung 51 3.3.1 Cấu tạo phối tử 52 3.3.2 Đặc điểm electron ion kim loại 52 KẾT LUẬN .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ A- Hình vẽ Hình 1.1: Sự tautomer hóa phối tử HL1 Hình 1.2: Sơ đồ tổng hợp phối tử hai N,N-điankyl-N’-aroylthioure Hình 1.3: Cơ chế tạo phức tổng quát N,N-điankyl-N’-aroylthioure đơn giản Hình 1.4: Cấu tạo phức chất Pt với N-benzoylthioure Hình 1.5: Cấu trúc phức chất phối tử aroyl bis(N,N-điankylthioure) 11 với kim loại theo tỉ lệ 2:2 Hình 1.6: Cấu trúc phức chất phối tử aroyl bis(N,N-điankylthioure) với kim loại theo tỉ lệ 3:3 12 Hình 1.7: Phức chất vịng lớn crown ete phức bát diện phối tử 13 Hình 1.8: Định hướng tổng hợp phức chất đa kim loại 14 Hình 1.9 Sơ đồ tổng quát cho phương pháp xác định cấu trúc phân tử 22 Hình 3.1: Phổ hồng ngoại phối tử H2L 28 Hình 3.2: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR phối tử 29 Hình 3.3: Phổ hồng ngoại phức chất CeMn2L2 31 Hình 3.4: Phổ hồng ngoại phức chất PrMn2L2 31 Hình 3.5: Phổ hồng ngoại phức chất NdMn2L2 32 Hình 3.6: Phổ khối lượng phức chất PrMn2L2 34 Hình 3.7: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất PrMn2L2 35 Hình 3.8: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất CeMn2L2 36 Hình 3.9: Hình phối trí phức chất PrMn2L2 36 Hình 3.10: Hình phối trí phức chất CeMn2L2 36 Hình 3.11: Phổ hồng ngoại phức chất CeMn2L3 38 Hình 3.12: Phổ hồng ngoại phức chất LaMn2L3 39 Hình 3.13: Phổ hồng ngoại phức chất NdMn2L3 39 Hình 3.14: Phổ khối lượng phức chất CeMn2L3 41 Hình 3.15: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất LaMn2L3 42 Hình 3.16: Hình phối trí phức chất LaMn2L3 42 Hình 3.17: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất CeMn2L3 43 Hình 3.18: Hình phối trí phức chất CeMn2L3 44 Hình 3.19: Phổ hồng ngoại phức chất BaMn2L3 47 Hình 3.20: Phổ khối lượng phức chất BaMn2L3 48 Hình 3.21: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất [BaMn2L3OEt] 49 Hình 3.22: Hình phối trí phức chất [BaMn2L3OEt] 50 Hình A1: Phổ hồng ngoại phức chất LaMn2L2 58 Hình A2: Phổ hồng ngoại phức chất GdMn2L2 58 Hình A3: Phổ hồng ngoại phức chất DyMn2L2 59 Hình A4: Phổ hồng ngoại phức chất PrMn2L3 59 Hình A5: Phổ hồng ngoại phức chất DyMn2L3 60 Hình A6: Phổ hồng ngoại phức chất GdMn2L3 60 Hình B1: Phổ khối lượng phức chất NdMn2L2 61 B- Bảng biểu Bảng 3.1: Một số dải hấp thụ phổ hồng ngoại phối tử 28 Bảng 3.2: Các pic phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton phối tử 30 Bảng 3.3: Các dải hấp thụ đặc trưng phổ IR phối tử phức LnMn2L2 (Ln = Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, La) 32 Bảng 3.4: Các pic phổ khối lượng phức PrMn2L2 34 Bảng 3.5: Độ dài kiên kết góc liên kết phức chất [PrMn2L2(Ac)3(OEt)2] [CeMn2L2(Ac)3(OMe)2] 37 Bảng 3.6: Các dải hấp thụ đặc trưng phổ IR phối tử phức LnMn2L3 (Ln = Ce, Pr, Gd, Dy, Nd, La) 39 Bảng 3.7: Các pic phổ khối lượng phức CeMn2L3 41 Bảng 3.8: Độ dài liên kết góc liên kết phức chất [LaMn2L3(OMe)2]+ [CeMn2L3]+ 44 Bảng 3.9: Các dải hấp thụ đặc trưng phổ IR phối tử phức BaMn2L3 47 Bảng 3.10: Các pic phổ khối lượng phức chất BaMn2L3 48 Bảng 3.11: Độ dài liên kết góc liên kết phức chất 50 [BaMn2L3(OMe)] 61 Bảng C1: Dữ kiện tinh thể học phức chất LnMn2L2 (Ln = Pr, Ce) Bảng C2: Dữ kiện tinh thể học phức chất LnMn2L3 (Ln = La, Ce, Ba) 62 BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT Ac Axetat d Duplet (Et)3N Trietyl amin H2L pyridin-2,6-bis(diankylthioure) HL1 N,N-điankyl-N’-benzoylthioure IR Hồng ngoại m Mạnh (trong phổ hồng ngoại ) m Multiplet (trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân) NMR Cộng hưởng từ hạt nhân NTĐH Nguyên tố đất OEt C2H5O– OMe CH3O– q Quartet r Rộng (trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân) rm Rất mạnh s singlet t Triplet tb Trung bình THF y Tetrahydrofuran Yếu MỞ ĐẦU Trong vài chục năm trở lại đây, nhiều nhà Hoá học Thế giới quan tâm đến việc tổng hợp nghiên cứu cấu tạo, tính chất phức chất chứa phối tử có hệ vịng phức tạp, chứa nhiều ngun tử cho có chất khác nhau, có khả liên kết đồng thời với nhiều nguyên tử kim loại để tạo thành hệ phân tử thống Các phức chất gọi phức chất vòng lớn Việc tổng hợp nghiên cứu hợp chất có vai trị quan trọng việc đưa mơ hình giúp cho người có sở việc nghiên cứu q trình hố sinh vơ quan trọng quang hợp, cố định nitơ, xúc tác sinh học… hay q trình hố học siêu phân tử nhận biết lẫn phân tử, tự tổ chức tự xếp phân tử mô thể, chế phản xạ thần kinh v.v… Việc tổng hợp phức chất có hệ vịng lớn thường thực nhờ loạt hiệu ứng định hướng ion kim loại phối tử kích thước ion kim loại, tính axit-bazơ hợp phần, kích thước mảnh tạo vịng, hố lập thể ion kim loại v.v… Đây loại phản ứng phức tạp Việc nghiên cứu thành phần cấu trúc phức chất tạo thành thực nhờ giúp đỡ phương pháp vật lý đại, đặc biệt phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Nhằm mục đích làm quen với đối tượng nghiên cứu này, đồng thời trau dồi khả sử dụng phương pháp nghiên cứu mới, nên lựa chọn đề tài nghiên cứu luận văn là: “Tổng hợp nghiên cức phức chất đa nhân Mn-Ln với phối tử pyridin-2,6-bis(diankylthioure)” TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2009), Hóa học vơ cơ, Tập 2, NXB Giáo dục, Hà Nội Hồng Nhâm (2004), Hóa học vô cơ, Tập 3, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Đình Thành (2009), Cơ sở phương pháp phổ ứng dụng hóa học, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Đình Thành (2010), Cơ sở hóa học hữu cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Đình Triệu (2002), Các phương pháp vật lí ứng dụng hóa học, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội Tiếng Anh Ana M Plutin, Heidy Márquez, Estael Ocjoa, Margarita Morales, Mairim Sóa, Lourdes Moran, Yolanda Rodriguez, Margarita Suarez, Nazario Martin and Carlos Seoane (2000), “Alkylation of Benzoyl and Furoylthioureas Polydentate Systems”, Tetrahedron, 56, 1533–1539 Augustus Edward Dixon, John Taylor (1908), “III Acylogens and thiocarbamides”, J Chem Soc Trans., 93, 18–30 Augustus Edward Dixon, John Taylor (1912), “LXIV Substituted isothiohydantoins”, J Chem Soc Trans., 101, 558–570 Douglass, F Dains (1934), “Some Derivatives of Benzoyl and Furoyl Isothiocyanates and their Use in Synthesizing Heterocyclic Compounds”, J Am Chem Soc., 56, 719–721 10 E Rodriguez-Fernandez, Juan L Manzano, Juan J Benito, Rosa Hermosa, Enrique Monte, Julio J Criado (2005), ”Thiourea, triazole and thiadiazine compounds and their metalcomplexes as antifungal agents”, Journal of Inorganic Biochemistry, 99, 1558–1572 54 11 Greci, Laboratoire de Chinmie Minerale, Universite de Reims Champagne Ardenne (1993), “Copper, Nickel and cobalt complexes with N,N-disubtituted, N’-benzoyl thioureas”, Polyhedro, 13(9), 1363–1370 12 Ioana Bally, Corina Simion, Marc Davidovici Mazus, Calin Deleau, Nicolae Popa, Dorel Bally (1998), “The molecular structure of some urea and thiourea derivatives”, Molecular structure, 446, 63–68 13 Kazuo Nakamoto (2009), Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Part A: Theory and Applications in Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons Ltd, United Kingdom 14 Korany a Ali, Mohamed A Elsayed, Eman Ali Ragab (2015), “Catalyst free synthesis of pyridine-2,6-bis(2-bromo-propane-1,3-dione) and pyridine-2,6bis(N-arylthiazoline-2-thiones)”, Green and Sustainable Chemistry, 5, 39–45 15 Klaus R Roch (2001), “Nem chemistry with old ligands: N-alkyl- and N,Ndianlkyl-N’-acyl(atoyl)thioureas in co-ordination, analytical and process chemistry of the platinum group metals”, Coordination Chemistry review, 216 473–488 16 K.R Koch, Susan Bourne (1997), "Protonation mediated interchange between mono- and bi-dentate coordination of N-benzoyl-N', N'-dialkylthioureas: crystal structure of trans- bis(N-benzoyl-N',N'-di(n-butyl)thiourea-S)- diiodoplatinum(II)", Journal of Molecular Structure, 441, 11–16 17 K.R Koch, O Hallale, S.A Bourne, J Miller, J Bacsa (2001), "Self-assembly of 2:2 metallomacrocyclic complexes of Ni(II) and Pd(II) with 3,3,3,3tetraalkyl-1,1-isophthaloylbis(thioureas) Crystal and molecular structures of cis-[Pd(L -S,O)]2 and theadducts of the corresponding Ni(II) complexes: [Ni(L S,O)(pyridine)2]2 and [Ni(L -S,O)(4-dimethylaminopyridine)2]2", Journal of Molecular Structure, 561, 185–196 18 L Beyer, E Hoyer, H Hennig, R Kirmse, R Hartmann, H Liebscher (1975), "Synthese und Charakterisierung neuartiger Ubergangsmetallchaelate von 1,1Dialkyl-3-benzoyl- thioharnstoffen", Journal fur Prakt Chemie, 317(5), 829 –839 55 19 L Beyer, T.T Criado, E Garcia, F Lebmann, M Medarde, R Richter and E Rodriguez (1996), “Synthesis and characterization of thiourea derivatives of αaminoacids Crystal structure of methyl L-valinate and L-leucinate derivatives”, Tetrahedron, 52(17), 6233–6240 20 N Selvakumaran, Seik Weng Ng, Edward R.T Tiekink, R Karvembu (2011),"Versatile coordination behavior of N,N-di(alkyl/aryl)-N’- benzoylthiourea ligands: Synthesis, crystal structure and cytotoxicity of palladium(II) complexes", Inorganica Chimica Acta, 376, 278–284 21 Oren Hallale, Susan A Bourne, Klaus R Koch (2005), "Metallamacrocyclic complexes of Ni(II) with 3,3,3,3-tetraalkyl-1,1-aroylbis(thioureas): crystal and molecular structures of a : metallamacrocycle and a pyridine adduct of the analogous : complex", Cryst Eng Comm, 7(25), 161–166 22 Pekka Knuuttila, Hilkka Knuuttila, Horst Hennig, Lothar Beyer (1982), "The crystal and molecular structure of bis(1,1-diethyl-3-benzoyl-thioureato) nickel(II)", Acta Chemica Scandinavica A, 36, 541–545 23 Prolf W Saalfrank, Andreas Dresel, Verena Seitz, Stefan Trummer, Frank Hampel, Markus Teichert, Dietmar Stalke, Christian Stadler, Jörg Daub, Volker Schünemann, Alfred X Trautwein (1997), "Topologic Equivalents of Coronands, Cryptands and Their Inclusion Complexes: Synthesis, Structure and Properties of {2}-Metallacryptands and {2}-Metallacryptates", Chem Eur Jour, 12, 2058–2062 24 Rafael del Campo, Julio J Criado , Ruxandra Gheorghe, Francisco J Gonzalez, M.R Hermosa, Francisca Sanz, Juan L ManzanoEnrique Monte, E RodriguezFernandez(2004), “N-benzoyl-N’-alkylthioureas anhd their complexes with Ni(II), Co(II) and Pt(II) – crystal structure of 3-benoyl-1-butyl-1methylthioureas: activity against fungi and yeast”, Inorganic Biochemistry, 98, 1307– 1314 56 25 Schröder, U.; Beyer, L.; Sieler, J (2000), “Synthesis and X-ray structure of a new silverI/coordination polymer assembled as one-dimensional chains”, Inorg Chem Commun., 3, 630–633 26 Uwe Schroder, Lothar Beyer, Joachim Sieler (2000), "Synthesis and X-ray structure of a new silver(I) coordination polymer assembled as one-dimensional chains", Inorganic Chemistry Communications, 3, 630–633 27 Zhou Weiqun, Li Baolong, Zhu liming, Ding Jiangang, Zhang Yong, Lu Lude, Yang Xujie (2004), “Structural and spectral studies of N-(4-chloro)benzoyl-N’2-tolylthiourea”, Molecular structure, 690, 145–150 28 Zhou Weiqun, Yang Wen, Xie Liqun, Cheng Xianchen (2005), "N-BenzoylN’-dialkylthiourea derivatives and their Co(III) complexes: Structure, and antifungal", Journal of Inorganic Biochemistry, 99, 1314 - 1319 57 ... 2. 1 .2 Hóa chất 24 2. 2 Thực nghiệm 24 2. 2.1 Tổng hợp pyridin- 2, 6- đicacboxyl clorua 24 2. 2 .2 Tổng hợp phối tử pyridin- 2, 6- bis( đietylthioure) – H2L 25 2. 2.3 Tổng hợp. .. ngoại phối tử .28 3.1 .2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân phối tử 29 3 .2 Nghiên cứu phức chất đa kim loại .30 3 .2. 1 Phức chất LnMn2L2 .30 3 .2. 2 Phức chất chứa ion đất LnMn2L3... phức chất NdMn2L2 32 Hình 3 .6: Phổ khối lượng phức chất PrMn2L2 34 Hình 3.7: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất PrMn2L2 35 Hình 3.8: Cấu trúc đơn tinh thể phức chất CeMn2L2 36 Hình 3.9: Hình phối