2.
3.2. ĐẶC TÍNH CỦA CD-MOF
3.3.3. Lượng Vitamin C hấp phụ vào vật liệu CD-MOF-K
Hình 3.30 Kh
Hình 3.31 Kh
Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-K với nồng
Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-K với nồng
ồng độ 0.0110 M
Hình 3.32 Kh
Kết quả hấp phụ ch CD-MOF-Na. Ở nồng độ khoảng 1.1205g/g ứng 120 giờ thì khối lượng V so với tỉ lệ sử dụng 2:1
Ở nồng độ dung d 0.6308g/g ứng với tỉ lệ khối lượng VitC được h sử dụng 3:1.
Ở nồng độ dung d 0.5741g/g ứng với tỉ lệ khối lượng VitC được h sử dụng 3:1.
Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-K với nồng
ụ cho thấy có sự tương đồng giữa khả năng hấp ồng độ dung dịch là 0.0110M thì tỷ lệ VitC hấ
ứng với tỉ lệ nguyên liệu sử dụng VitC:CD ượng VitC được hấp phụ ở tỉ lệ sử dụng 3:1 có x
2:1.
ung dịch là 0.0158M thì tỷ lệ VitC hấp phụ n i tỉ lệ nguyên liệu sử dụng VitC : CD-MOF là
ược hấp phụ ở tỉ lệ sử dụng 2:1 có xu hướng tă
ung dịch là 0.0193M thì tỷ lệ VitC hấp phụ n i tỉ lệ nguyên liệu sử dụng VitC : CD-MOF là
ược hấp phụ ở tỉ lệ sử dụng 2:1 có xu hướng tă
ồng độ 0.0193 M
ấp phụ của CD-MOF-K với itC hấp phụ nhiều nhất vào CD-MOF là 3:1. Và trong có xu hướng tăng cao hơn
phụ nhiều nhất vào khoảng OF là 2:1. Trong 120 giờ thì ớng tăng cao hơn so với tỉ lệ
phụ nhiều nhất vào khoảng OF là 2:1. Trong 120 giờ thì ớng tăng cao hơn so với tỉ lệ
Hình 3.33 Tỷ lệ hấp p
Tương tự như kết tiếp xúc với CD-MOF dung dịch VitC khi sử khung CD-MOF-K. Ng phân tử VitC dịch chuy dễ dàng nên tỉ lệ hấp ph
ấp phụ Vitamin C của CD-MOF tại các tỷ lệ
ư kết quả nghiên cứu với CD-MOF-Na, nồng đ OF-K cũng ảnh hưởng khả năng hấp phụ của hi sử dụng cũng khơng có hiệu quả tốt cho q Ngoài ra, khi sử dụng nồng độ thấp dung dị chuyển vào không cao, giúp cho chúng có thể
ấp phụ tổng cao.
lệ nguyên liệu khác nhau
nồng độ dung dịch VitC khi hụ của nó. Nồng độ cao của cho quá trình hấp phụ vào ung dịch VitC thì lưu lượng có thể đi sâu vào bên trong
Hình 3.34 Khả n
Kết quả nghiên c hơn so với CD-MOF-K có thể là do kích thước dễ dàng di chuyển vào Như vậy, đề tài đ cơ bản là vitamin C. T phóng thích của sản phẩ
hả năng hấp phụ VitC của CD-MOF- Na so
cứu cho thấy khả năng hấp phụ Vitamin C K tại các nồng độ dung dịch khảo sát (Hì ớc ion của Na nhỏ hơn ion K. Điều này làm ào trong cấu trúc xốp của CD-MOF-Na hơn i đã bước đầu đánh giá được khả năng hấp p . Tuy nhiên, do thời gian có hạn nên chưa đ ả phẩm.
so với CD-MOF-K
n C của CD-MOF-Na cao ình 3.34). Nguyên nhân làm cho các phân tử Vit C
ơn là CD-MOF-K.
ấp phụ thuốc trên hoạt chất ưa đánh giá được khả năng
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
Đề tài với nội dung: Tổng hợp vật liệu CD-MOF với tâm kim loại là Na và K, ứng dụng lưu trữ thuốc. Sau quá trình thực hiện, đề tài đã đạt được các kết quả sau:
1. Đã tổng hợp được vật liệu CD-MOF-Na và CD-MOF-K bằng phương pháp khuếch tán dung môi từ nguyên liệu là β-cyclodextrin, sodium hidroxide và potassium hidroxide. Hiệu suất thu đối với CD-MOF-Na là 59.64% và CD- MOF-K là 56.03%.
2. Đặc tính của sản phẩm đã được kiểm tra bằng các phương pháp: SEM, TEM, XRD, TGA, FT-IR.
Đối với CD-MOF-Na:
• Độ tan của CD-MOF-Na trong nước rất cao và gần như khơng tan trong MeOH.
• Nhiễu xạ XRD hoàn toàn xác định được đây là cấu trúc thuộc họ MOF với các mũi đặc trưng tại vị trí 2θ là 6.5o và 7o.
• Vật liệu có cấu trúc hạt và không thể xác định được diện tích bề mặt dù hoạt hóa bằng N2 hay CO2 siêu tới hạn do các cấu trúc sắp xếp đan xen.
• Các kết quả phân tích nhiệt trọng lượng TGA cho thấy CD-MOF-Na bền ở nhiệt độ dưới 314o
C. Đối với CD-MOF-K:
• Nhiễu xạ XRD hoàn toàn xác định được đây là cấu trúc thuộc họ MOF với các mũi đặc trưng tại vị trí 2θ là 6.67o.
• Vật liệu có cấu trúc dạng khối. Và có diện tích bề mặt theo phương pháp BET là 624 m2.g-1 và diện tích bề mặt theo phương pháp Langmuir là 855 m2.g-1.
• Các kết quả phân tích nhiệt trọng lượng TGA cho thấy CD-MOF-K bền ở nhiệt độ khoảng 300oC.
3. CD-MOF được thử nghiệm khả năng hấp phụ vitamin C tại các điều kiện các nhau.
• Sử dụng các phương pháp TGA và FT-IR để chứng minh sự có mặt của vitamin C khi kết hợp trong sản phẩm
• Khả năng hấp phụ phụ thuộc vào tỷ lệ sử dụng và tỷ lệ hấp phụ đạt cao nhất là 1.6410g/g khi thực hiện với tỷ lệ VitC:CD-MOF-Na là 3:1 (đối với CD-MOF-Na) và 1.1205g/g khi thực hiện với tỷ lệ VitC:CD-MOF- K là 3:1 (đối với CD-MOF-K)
• Khả năng hấp phụ phụ thuộc nồng độ dung dịch vitamin C khi tương tác CD-MOF và nồng độ thấp thì hiệu quả hơn nồng độ cao.
• Khả năng hấp phụ vitamin C của CD-MOF với tâm kim loại kiềm Na là cao hơn so với CD-MOF với tâm kim loại kiềm K ở cùng nồng độ dung dịch Vitamin C.
Với những kết quả đạt được, đề tài đã bước đầu hoàn thành một số cơng việc. Tuy nhiên vẫn cịn nhiều thiếu sót do mặt thời gian và trang thiết bị như:
− Chưa tính hiệu suất phản ứng một cách chính xác.
− Chưa tìm được điều kiện hợp lý để xác định diện tích bề mặt riêng và cấu trúc của sản phẩm.
− Thời gian tổng hợp vẫn chưa không chế.
− Chưa khảo sát khả năng giải hấp phụ của VitC trong mẫu
Với những kết quả khả quan đã đạt được ban đầu, làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo tổng hợp vật liệu CD-MOF với tâm kim loại kiềm hoặc kiềm thổ khác.
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu CD-MOF, khảo sát khả năng hấp phụ và giải hấp ở những loại thuốc khác nhau.
Với các kết quả đã đạt được cho thấy rằng CD-MOF là hệ dẫn truyền thuốc có triển vọng với nhiều ưu điểm so với các hệ dẫn truyền thuốc khác. Đầu tiên CD-MOF là vật liệu an tồn vì nó được tổng hợp từ β-cyclodextrin, NaOH và KOH; β- cyclodextrin là nguyên liệu rẻ tiển, dễ tìm kiếm; NaOH và KOH cho ion Na+ và K+ tương ứng đây là kim loại kiềm, ít độc hại so cho cơ thể so với những MOF được tổng hợp từ kim loại chuyển tiếp khác. Đồng thời CD-MOF có khả năng tan trong nước rất tốt, đây là một tính chất cần thiết cho hệ dẫn truyền thuốc. Hơn nữa, quy trình tổng hợp đơn giản, điều kiện phản ứng êm dịu, sử dụng dung môi là nước để tổng hợp nên không độc hại với cơ thể và môi trường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] K. S. W. Sing, et al., Pure and Applied Chemistry pp. 57, 603, 1985.
[2] R. J. Kupplera, et al., Coordination Chemistry 2009.
[3] Burrows and A. D, Dalton Trans, pp. 6780-6795, 2008.
[4] A. R.Millward, et al., pp. 17998-17999, 2005.
[5] L. J.-R, et al., Selective gas adsorption and separation in metal-organic
frameworks, p. 1477, 2009.
[6] G. Z.-Y., et al., "Metal-Organic Frameworks for Analytical Chemistry: From Sample Collection to Chromatographic Separation," Acc. Chem. Res.45, p. 734,
2012.
[7] L. J.Y., et al., " Metal-organic framework materials as catalysts," Chem. Soc.
Rev. 38, p. 1450, 2009.
[8] F. D., et al., " Angew. Chem. Int. Ed. 48," Metal-Organic Frameworks:
Opportunities for Catalysis, p. 7502, 2009.
[9] K. L.E., et al., "Chem. Rev. 112 " Metal Organic Framework Materials as
Chemical Sensors, p. 1105, 2012.
[10] H. R.C., et al., "Metal-organic frameworks as potential drug carriers," Curr.
Opin. Chem. Biol. 14, p. 262, 2010.
[11] N. T.S.P., et al., "MOF-5 as an efficient heterogeneous catalyst for Friedel– Crafts alkylation reactions," Appl. Catal.,A 382, p. 246, 2010.
[12] U. P.N.T., et al., "Expanding Applications of Metal-Organic Frameworks:
Zeolite Imidazolate Framework ZIF-8 as an Efficient Heterogeneous Catalyst
for the Knoevenagel Reaction," ACS Catal. 1, p. 120, 2011.
[13] Lien T.L.N., et al., "Towards applications of metal-organic frameworks in
catalysis: Friedel-Crafts acylation reaction over IRMOF-8 as an efficient
heterogeneous catalyst," J. Mol. Catal. A: Chem. 349, p. 28, 2011.
[14] Lien T.L.N., et al., "Metal-organic framework MOF-199 as an efficient heterogeneous catalyst for the aza-Michael reaction,," Appl. Catal., A 425,, p.
44, 2012.
[15] Nam T.S.P., et al., "Paal-Knorr reaction catalyzed by metal-organic framework IRMOF-3 as an efficient and reusable heterogeneous catalyst,," J. Mol. Catal.
A: Chem. 363,, p. 178, 2012.
[16] Lien T.L.N., et al., "Metal-organic frameworks for catalysis: the Knoevenagel
reaction using zeolite imidazolate framework ZIF-9 as an efficient
heterogeneous catalyst,," Catal. Sci. Technol. 2, , p. 521, 2012.
[17] Tranchemontagne D.J., et al., "Secondary building units, nets and bonding in the chemistry of metal–organic frameworks,," Chem. Soc. Rev. 38,, p. 1257,
[18] E. M. Li H., et al., "Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework,," Nature 402,, p. 276, 1999.
[19] Forster P.M., et al., " Biphasic Solvothermal Synthesis: A New Approach for Hybrid Inorganic-Organic Materials,," Chem. Mater. 14, p. 17., 2002.
[20] Mueller U., et al., "Metal-organic frameworks-prospective industrial applications,," J. Mater. Chem. 16, p. 626., 2006.
[21] Ni Z. and M. R.I., " Rapid Production of Metal-Organic Frameworks via
Microwave-Assisted Solvothermal Synthesis, ," J. Am. Chem. Soc. 128, p.
12394, 2006.
[22] Son W.J., et al., "Sonochemical synthesis of MOF-5," Chem. Commun., p.
6336, 2008.
[23] Pichon A., et al., "Solvent-free synthesis of a microporous metal-organic framework,," CrystEngComm 8, p. 211, 2006.
[24] Biemmi E., et al., "High-throughput screening of synthesis parameters in the formation of the metal-organic frameworks MOF-5 and HKUST-1,," Micropor.
Mesopor. Mater. 117, p. 111., 2008.
[25] Greenwood N.N. and E. A., "Chemistry of the Elements, Pergamon Press, Oxford," 1985.
[26] Celzard A. and F. V., "Preparing a Suitable Material Designed for Methane
Storage:," A Comprehensive Report, Energy Fuels 19, p. 573, 2005.
[27] Kohl A.L. and N. R., "Gas Purification, Gulf Publishing, Houston," 1997.
[28] Sircar S., "Basic research needs for design of adsorptive gas separation
processes,," Ind. Eng. Chem. Res. 45, p. 5435., 2006.
[29] Koh K., et al., "A Porous Coordination Copolymer with over 5000 m2/g BET Surface Area,," J. Am. Chem. Soc. 131, p. 4184, 2009.
[30] Peterson V.K., et al., "Neutron Powder Diffraction Study of D2 Sorption in Cu3(1,3,5-benzenetricarboxylate)2,," J. Am. Chem. Soc. 128, p. 15578., 2006. [31] Han S.S., et al., "Improved Designs of Metal-Organic Frameworks for
Hydrogen Storage ,," Angew. Chem. Int. Ed. 46, p. 6289., 2007.
[32] Dincă M., et al., "Hydrogen Storage in a Microporous Metal-Organic
Framework with Exposed Mn2+ Coordination Sites, ," J. Am. Chem. Soc. 128,
p. 16876, 2006.
[33] Yildirim T. and Hartman M.R., "Direct Observation of Hydrogen Adsorption
Sites and Nanocage Formation in Metal-Organic Frameworks,," Physical
Review Letters 95, p. 215504., 2005.
[34] Rosi N.L., et al., "Hydrogen Storage in Microporous Metal-Organic Frameworks,," Science 300, p. 1127., 2003.
[35] Hu1bner O., et al., "On the Interaction of Dihydrogen with Aromatic Systems,,"
[36] Banerjee R., et al., "Control of Pore Size and Functionality in Isoreticular
Zeolitic Imidazolate Frameworks and their Carbon Dioxide Selective Capture
Properties,," J. Am. Chem. Soc. 131, p. 3875., 2009.
[37] Morris W., et al., "A Combined Experimental-Computational Investigation of
Carbon Dioxide Capture in a Series of Isoreticular Zeolitic Imidazolate
Frameworks, ," J. Am. Chem. Soc. 132, p. 11006., 2010.
[38] Düren T., et al., "Design of New Materials for Methane Storage,," Langmuir 20
p. 2683., 2004.
[39] Mendoza-Cortés J.L, et al., "Adsorption Mechanism and Uptake of Methane in Covalent Organic Frameworks: Theory and Experiment,J. Phys. Chem. A 114 "
p. 10824, 2010.
[40] Corma A., et al., "Engineering Metal Organic Frameworks for Heterogeneous Catalysis,," Chem. Rev. 110, p. 4606, 2010.
[41] Alaerts L., et al., "Probing the Lewis Acidity and Catalytic Activity of the
Metal–Organic Framework [Cu3(btc)2] (BTC=Benzene-1,3,5-tricarboxylate),,"
Chem. Eur. J. 12, p. 7353, 2006.
[42] Gándara F., et al., "An Indium Layered MOF as Recyclable Lewis Acid Catalyst,," Chem. Mater. 20, p. 72., 2008.
[43] Dhakshinamoorthy A., et al., "Metal–Organic Frameworks as Efficient
Heterogeneous Catalysts for the Regioselective Ring Opening of Epoxides,,"
Chem. Eur. J. 16, p. 8530., 2010.
[44] Neogi S., et al., "Knoevenagel condensation and cyanosilylation reactions catalyzed by a MOF containing coordinatively unsaturated Zn(II) centers,," J.
Mol. Catal. A: Chem. 299, p. 1., 2009.
[45] Dang D., et al., "Homochiral Metal Organic-Frameworks for Heterogeneous Asymmetric Catalysis,," J. Am. Chem. Soc. 132, p. 14321., 2010
[46] Pérez-Mayoral E., et al., "Synthesis of quinolines via Friedländer reaction catalyzed by CuBTC metal–organic-framework, ," Dalton Trans. 41, p. 4036,
2012.
[47] Pérez-Mayoral E. and C. J., "[Cu3(BTC)2]: A Metal–Organic Framework
Catalyst for the Friedlander Reaction, ," ChemCatChem 3 p. 157, 2011.
[48] Song F., et al., "Isoreticular Chiral Metal−Organic Frameworks for Asymmetric
Alkene Epoxidation: Tuning Catalytic Activity by Controlling Framework
Catenation and Varying Open Channel Sizes, ," J. Am. Chem. Soc. 132, p.
15390., 2010.
[49] Cho S.H., et al., "A metal–organic framework material that functions as an enantioselective catalyst for olefin epoxidation, ," Chem. Commun., p. 2563.,
2006.
[50] Brown K., et al., "[Cu(H2btec)(bipy)]∞: a novel metal organic framework (MOF) as heterogeneous catalyst for the oxidation of olefins,," Dalton Trans.
[51] Jiang D., et al., "Copper-based metal-organic framework for the facile ring- opening of epoxides, ," J. Catal. 257, p. 390, 2008.
[52] Hindelang K., et al., "Tandem post-synthetic modification for functionalized
metal–organic frameworks via epoxidation and subsequent epoxide ring-
opening,," Chem. Commun. 48, p. 2888, 2012.
[53] Dhakshinamoorthy A., et al., "Delineating similarities and dissimilarities in the
use of metal organic frameworks and zeolites as heterogeneous catalysts for
organic reactions, ," Dalton Trans. 40 p. 6344, 2011.
[54] Gascon J., et al., "Amino-based metal-organic frameworks as stable, highly active basic catalysts,," J. Catal. 261, p. 75., 2009.
[55] Xamena F.X.L., et al., "An unexpected bifunctional acid base catalysis in IRMOF-3 for Knoevenagel condensation reactions,," Microporous Mesoporous
Mater. 157, p. 112., 2012.
[56] Gu J.-M., et al., "Size-dependent catalysis by DABCO-functionalized Zn-MOF with one-dimensional channels,," Dalton Trans. 40, p. 10826, 2011
[57] Yu H., et al., "One-pot synthesis of nitroalkenes via the Henry reaction over amino-functionalized MIL-101 catalysts,," Catal. Commun. 29, p. 101., 2012. [58] Wang M., et al., "Ligand-free coupling of phenols and alcohols with aryl halides
by a recyclable heterogeneous copper catalyst,," RSC Adv. 2, p. 5528, 2012. [59] Liu H., et al., "Transition-metal-free highly chemo- and regioselective arylation
of unactivated arenes with aryl halides over recyclable heterogeneous
catalysts,," Chem. Commun. 48, p. 2033, 2012.
[60] Nam T.S.P., et al., "The arylation of aldehydes with arylboronic acids using
metal-organic framework Ni(HBTC)BPY as an efficient heterogeneous
catalyst,," J. Mol. Catal. A: Chem. 365, p. 95., 2012.
[61] Li Z.-H., et al., "Two-Dimensional Copper-Based Metal–Organic Framework as
a Robust Heterogeneous Catalyst for the N-Arylation of Imidazole with
Arylboronic Acids,," Inorg. Chem. Commun., 2012.
[62] K.S. Soppimath, et al., Controlled Release 70, pp. 1-20, 2001. [63] Peer and D.e.a., Nat. Nanotechnol 2, pp. 751–760, 2007.
[64] A. Rivera and T.F., Microporous Mesoporous Mater 80, pp. 337 – 346.
, 2005.
[65] M. Vallet-RegM, et al., Chem. Mater 13, pp. 308 - 311, 2001.
[66] Patricia Horcajada, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 45, pp. 5974 –5978., 2006. [67] T. Kokubo, et al., Mater. Res 24, pp. 721 – 724, 1990.
[68] J. Szejtli, "Chem. Rev. 98," pp. 1743-1754., 1998.
[69] S. Li and W. C. Purdy, "Chem. Rev. 92," pp. 1457-1470, 1992.
[70] J. Szejtli, Med. Res. Rev. 14 p. 353, 1994.
[71] A. Rasheed, et al., Sci Pharm. 76, pp. 567-598, 2008.
[72] T. Irie and K. Uekama, J. Pharm. Sci. 86 pp. 147-162., 1997. [73] N. Erden and N. Celebi, Int. J. Pharm. 48 pp. 83-89, 1988.
[74] M. Z. Slawin, et al., Angew. Chem. 122, pp. 1-6., 2010.
[75] Degroot and H.R., "Fundam. Clin. Pharmacol " 12, pp. 249–255., 1998.
[76] Read and M.A., "American Journal of Pathology," 147(2), pp. 235–237, 1995. [77] Ronald A. Smaldone., et al., "Metal - Organic Frameworks from Edible Natural
Products," pp. 8630-8634, 2010.
[78] Bappaditya Gole., et al., "Electron rich porius extended framework as heterogenerous catalyst for Diels-Alder reaction," The Royal Society of
Chemistry, p. 16, 2013.
[79] Sun CY., et al., "Zeolitic Imidazolate framework-8 as efficient pH-sensitive drug delivery vehicle," Dalton Trans, 2012.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1 Kết quả thời gian và hiệu suất tổng hợp vật liệu CD-MOF-Na
Tỉ lệ (g/g) Thời gian bắt đầu