Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Các hóa chất chính sử dụng trong luận án được trình bày ở Bảng 2.1. Tất cả các hóa chất được sử dụng đều là hóa chất tinh khiết phân tích. Tất cả các dung môi sử dụng là dung môi tinh khiết dùng cho sắc ký lỏng hiệu năng cao và không chứa các chất huỳnh quang.

53

Bảng 2.1. Các hóa chất chính sử dụng trong luận án

Hóa chất Nguồn sử dụng

2-Methylbenzothiazole (C8H7NS): Aldrich 4-diethylamino-2-hydroxybenzaldehyde:

(C11H15NO2)

Aldrich

Axit bromoacetic: BrCH2COOH (C2H3BrO2) Aldrich 4-metyl-7-hydroxylcouramin (C8H10O3): Aldrich

Acryloyl clorua (C3H2OCl): CH2=CHCOCl Aldrich Các muối perchlorate hoặc chloride các ion kim loại: Zn(II),

Co(III), Cu(II), Cd(II), Pb(II), Fe(II), Ca(II), Na(I), K(I), Hg(II), K(I), Na(I).

Các amino axit: Cys, GSH, Hcy, Alanine, Aspartic, Arginine, Glycine, Glutamic, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Threonine, Serine, Tyrosine, Tyrosine,Tryptophan, Valine, Histidine.

Aldrich

MgSO4, NaOH Merck

Dung môi hữu cơ: ethanol, ethylether, triethylamin, 4- dimethylaminopyridin, 1,2-dicloetan

Merck

2.3.2.2. Xác định đặc trưng cấu trúc của sensor

Đặc trưng cấu trúc của các chất được khẳng định bởi kết quả phân tích các phổ, bao gồm: phổ 1H-NMR, phổ 13C-NMR, phổ MS. Phổ 1H-NMR và phổ 13C- NMR được thực hiện trên thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân tần số 400 MHz Bruker- 400. Phổ MS được thực hiện trên thiết bị Waters GCT Premier.

Tất cả các thí nghiệm xác định đặc trưng của các chất đã được tiến hành tại Phòng thí nghiệm của GS.TS. Jong Seung Kim, Khoa Hóa học Trường Đại học Korea, Hàn Quốc.

54 2.3.2.3. Xác định đặc tính, ứng dụng của sensor a. Phương pháp quang phổ huỳnh quang

Các phép đo quang phổ huỳnh quang được tiến hành trên thiết bị Shimadzu RF-5301 PC series fluorescence spectrometer, tại Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc - Mỹ phẩm - Thực phẩm Thừa Thiên Huế. Các dung dịch đo sau khi được chuẩn bị theo các điều kiện thí nghiệm khác nhau được cho vào cuvet thạch anh có chiều dài quang học 1 cm để tiến hành đo ở nhiệt độ phòng, 25 oC.

Các thí nghiệm về sensor L được tiến hành ở bước sóng kích thích 540 nm, bước sóng phát huỳnh quang 585 nm, độ rộng khe kích thích 5 nm, khe phát xạ 5 nm (Slit Width EX 5 nm, EM 5 nm).

Các thí nghiệm về sensor AMC được tiến hành ở bước sóng kích thích 320 nm, bước sóng phát huỳnh quang 450 nm, độ rộng khe kích thích 5 nm, khe phát xạ 5 nm (Slit Width EX 5 nm, EM 5 nm).

* Xác định hiệu suất lượng tử huỳnh quang

Hiệu suất lượng tử huỳnh quang của chất nghiên cứu được xác định bằng phương pháp so sánh với chất huỳnh quang chuẩn theo phương trình sau [129]:

Trong đó: ΦX và ΦSD tương ứng là hiệu suất lượng tử huỳnh quang của chất nghiên cứu và chất chuẩn; nX và nSD tương ứng là chỉ số khúc xạ trong dung môi của chất nghiên cứu và chất chuẩn; bX và bSD tương ứng là hệ số góc của phương trình quan hệ tuyến tính (Y= a + bX) giữa cường độ huỳnh quang tích phân Y (diện tích) với mật độ quang X của chất nghiên cứu và chất chuẩn.

b. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử

Các phép đo quang phổ hấp thụ phân tử được tiến hành trên thiết bị Shimadzu UV-1800 UV-vis spectrophotometer, tại Viện Nghiên cứu Khoa học Miền Trung - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Các dung dịch đo sau khi được chuẩn bị theo các điều kiện thí nghiệm khác nhau được cho vào cuvet thuỷ tinh có chiều dài quang học 1 cm để tiến hành đo ở nhiệt độ phòng, 25 oC. Dung dịch so sánh là nước cất.

(2.17)

55

c. Phương pháp xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng [105]

Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp phân tích (trắc quang và huỳnh quang) được xác định dựa trên đường chuẩn ở dãy nồng độ bé (dãy nồng độ gần với LOD, LOQ). LOD và LOQ được xác định dựa vào công thức sau:

LOD = 3 SD/a (2.18)

LOQ = 10 SD/a (2.19)

Trong đó: a là độ dốc của đường chuẩn, được xác định từ đường chuẩn ở dãy nồng độ bé; SD là độ lệch chuẩn của giá trị b (intercept), hệ số chặn của đường chuẩn, cũng được xác định từ đường chuẩn ở dãy nồng độ bé, được làm nhiều lần để tính SD của giá trị b.

2.3.2.4. Quy trình thực nghiệm tổng hợp các sensor

Quy trình thực nghiệm tổng hợp các sensor đã được nghiên cứu dựa trên kết quả dự đoán từ tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm công bố trước đây về các phản ứng tương tự [2], [3], [29]. Các điều kiện để tổng hợp sensor như dung môi, nhiệt độ, thời gian phản ứng... đã được khảo sát lại và chọn lựa để tiến hành phản ứng một cách dễ dàng, thuận tiện và cho hiệu suất tương đối lớn. Trong nghiên cứu này, do không chú trọng đến hiệu suất phản ứng, nên các điều kiện đã lựa chọn chưa hoàn toàn là điều kiện tối ưu.

a. Quy trình thực nghiệm tổng hợp sensor L

Sơ đồ tổng hợp sensor L được minh họa ở Hình 2.3. Theo đó, quá trình tổng hợp sensor L gồm 2 giai đoạn: giai đoạn I tổng hợp CBZT, giai đoạn II tổng hợp sensor L.

N S

N S

-O2C BrCH2COOH

N S

-O2C

N HO

OHC N

HO

CBZT L BZT

+ +

* Tổng hợp CBZT

2-methylbenzothiazole (3,0 g, 0,02 mol) và acid bromoacetic (4,18 g, 0,03

Ethanol, 8h, ở 80oC Ethanol, 10h, ở 80oC, xt: piperidine

Hình 2.3. Sơ đồ các phản ứng tổng hợp L

56

mol) được hòa tan trong 50 mL ethanol tuyệt đối. Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu trong 8 giờ. Sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng và thu được kết tủa. Rửa sạch kết tủa nhiều lần với ethanol trong môi trường kiềm, sau đó làm khô thu được chất rắn CBZT (khoảng 4,0 g với hiệu suất 75%).

* Tổng hợp sensor L

CBZT (290 mg, 1 mmol) và 4-diethylamino-2-hydroxybenzaldehyde (190 mg, 1 mmol) được hòa tan trong 30 mL ethanol tuyệt đối. Thêm 1 giọt piperidine, dung dịch phản ứng chuyển sang màu đỏ. Đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong 10 giờ, sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch nhiều lần bởi diethyl ether và sau đó làm khô thu được sản phẩm L (khoảng 3,0 g, với hiệu suất khoảng 38%).

b. Quy trình thực nghiệm tổng hợp sensor AMC

Sơ đồ tổng hợp AMC được minh họa ở Hình 2. 4 và được tóm tắt như sau:

O

O O

O O

O OH

AMC

Hình 3.24. Sơ đồ tổng hợp sensor AMC

Hòa tan 4-methyl-7-hydroxylcoumarin (1,7 g, 9,4 mmol) và Et3N (7,9 mL, 56,4 mmol) trong CH2Cl2 (20 mL), thêm một lượng nhỏ chất xúc tác 4- dimethylaminopyridine, thu được dung dịch. Làm lạnh và giữ dung dịch phản ứng ở nhiệt độ 0 °C. Thêm từ từ (trong khoảng thời gian 1 giờ) vào dung dịch phản ứng từng giọt dung dịch acryloyl chloride (1,9 mL, 23,5 mmol) trong CH2Cl2 (20 mL).

Sau đó, khuấy dung dịch phản ứng 2 giờ ở nhiệt độ phòng. Thêm nước vào dung dịch thu được để hòa tan các muối amine. Tiếp tục rửa sạch pha hữu cơ thu được bằng nước, sau đó làm khô pha hữu cơ bằng muối MgSO4 khan. Làm bay hơi dung môi hữu cơ trên máy cô quay chân không. Sản phẩm sau đó được tinh chế bằng cách kết tinh lại trong ethanol, thu được chất rắn kết tinh màu trắng, khối lượng khoảng 1 gam, hiệu suất khoảng 45%.

+ CH2=CHCOCl CH2Cl2, 2h, ở nhiệt độ phòng, xt: 4-dimethylaminopyridine

57 CHƯƠNG 3