Khảo sát cấu trúc dẫn xuất Brom của phân tử Bisphenol A bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ

Bài viết “Khảo sát cấu trúc dẫn xuất clo của phân tử Bisphenol A bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ” trình bày kết quả nghiên cứu một số dẫn xuất chứa brom của Bisphenol A trong pha khí.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát cấu trúc dẫn xuất Brom của phân tử Bisphenol A bằng lý thuyết phiếm hàm mật độTạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 1 (2016) 38-46Khảo sát cấu trúc dẫn xuất Brom của phân tử Bisphenol Abằng lý thuyết phiếm hàm mật độVũ Văn Đạt1,*, Lê Kim Long2, Nguyễn Hoàng Trang31Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt Nam2Trung tâm Ứng dụng Tin học trong Hóa học,Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 19 Lê Thánh Tông, Hà Nội, Việt Nam3Trường Đại học Giáo dục, ĐHQGHN, 144 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt NamNhận ngày 09 tháng 11 năm 2015Chỉnh sửa ngày 28 tháng 12 năm 2015; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 3 năm 2016Tóm tắt: Tiếp sau bài báo “Khảo sát cấu trúc dẫn xuất clo của phân tử Bisphenol A bằng lý thuyếtphiếm hàm mật độ” [1] chúng tôi tiếp tục trình bày kết quả nghiên cứu một số dẫn xuất chứa bromcủa Bisphenol A trong pha khí. Trong nghiên cứu này chúng tôi vẫn tiếp tục sử dụng Lý thuyếtphiếm hàm mật độ (DFT) với các hàm M06 Hybridmeta - GGA sử dụng bộ hàm cơ sởDGAUSSDZVP và TZVP kèm theo là bộ hàm DGA1 và TZVPfit mật độ tương thích. Các tínhtoán tập trung tìm cách tối ưu hóa về cấu trúc các phân tử, các tần số dao động và các giá trị nănglượng obitan với độ chính xác phù hợp. Kết quả thu được đã chỉ ra rằng phương pháp M06 đã môtả chính xác cấu hình phân tử của cả 4 dẫn xuất brom của bisphenol A. Phân bố mật độ điện tíchtính được cho thấy rõ ràng sự thay đổi về mật độ điện tích của phân tử khi đưa nhóm thế brom vàophân tử so với chưa thay thế. Các kết quả thu được có thể sử dụng để bàn luận về cơ chế các phảnứng thay thế brom vào phân tử bisphenol A và giải thích các kết quả thu được từ các nghiên cứuthực nghiệm.Từ khóa: Bisphenol A, Lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT), hàm M06 Hybridmeta – GGA.BPA thường trong suốt, cứng và được sử dụngnhiều trong sản xuất các hàng hóa tiêu dùngthông thường như bình sữa cho trẻ em, thiết bịthể thao, đĩa CD và DVD, v.v…[1,2]. Tuynhiên thời gian gần đây đã có nhiều nghiên cứukhuyến cáo tác hại của BPA đối với cơ thể conngười [3,4]. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng BPAlà chất gây ức chế nội tiết hay đóng vai trò nhưchất giả hocmon dẫn đến rối loạn nội tiết trongcơ thể, góp phần gia tăng rủi ro đối với cácbệnh liên quan đến tim mạch, béo phì [5], ảnhhưởng khả năng phát triển trí não của trẻ em[6]; thậm chí làm giảm độ nhạy cảm đối với các1. Đặt vấn đề∗Bisphenol A (BPA) là hợp chất hữu cơ chứahai nhóm phenol có công thức (CH3)[4,4-dihydroxy-2,22C(C6H4OH)2diphenylpropane] được sử dụng rộng rãi trongsản xuất polycarbonate và nhựa epoxy. BPAcòn được sử dụng như chất làm ổn định haychống oxi hóa cho nhiều loại chất dẻo (plastics)như PVC, v.v... Các sản phẩm nhựa làm từ_______∗Tác giả liên hệ. ĐT: 84-934277732Email: datvv@vnu.edu.vn38V.V. Đạt và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 1 (2016) 38-46bệnh nhân đang sử dụng biện pháp hóa trị liệu,ảnh hưởng hoạt động tuyến tiền liệt, gây ra ungthư vú, u nang buồng trứng …[7]. BPA tự do cóthể thôi nhiễm ra thực phẩm từ các vật dụngđược làm bằng nhựa có nguồn gốc từ BPA dướitác động của nhiệt độ, thời gian [4]. Khi tantrong nước, BPA dễ dàng phản ứng với brom tựdo trong nước (tồn tại ở dạng hipobromua) tạothành các dẫn xuất brom của BPA [8,9]. Chínhvì có nhiều tác dụng phụ của các sản phẩm sửdụng BPA mà nhiều nghiên cứu gần đây đã tìmra chất thay thế BPA hoặc các hãng sản xuất đồđựng phải công bố trong sản phẩm không cóBPA tự do.Trong khuôn khổ bài báo, chúng tôi tiếnhành khảo sát cấu trúc phân tử của 4 dẫn xuấtbrom của BPA bằng các tính toán lí thuyết hóa2-bromo-4-[2-(4-hydroxyphenol)propan-2-yl]phenolPhân tử chứa 1 Br (I)2,6-dibromo-4-[2-(3-bromo-4hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenolPhân tử chứa 3 Br (III)39lượng tử. Việc xem xét cấu trúc của BPA trongmạng tinh thể [10] giúp chúng tôi xây dựng cấutrúc ban đầu cho phân tử BPA dạng tự do. Quátrình tính toán lượng tử được thực hiện theo cácbước: tối ưu hóa cấu hình và xác định tần sốdao động ứng với cấu hình tối ưu đã xác địnhđược. Tối ưu hóa cấu hình nhằm xác định cấuhình ứng với trạng thái cực tiểu năng lượngphân tử để thu được các thông số cấu trúc, nănglượng obitan phân tử và mật độ điện tích, nănglượng obitan phân tử HOMO- LUMO, momenlưỡng cực, năng lượng toàn phần. Mục đích củanghiên cứu này là tiền đề để chúng tôi tiếp tụcthực hiện các nghiên cứu sâu hơn để xây dựngmối liên hệ định lượng giữa cấu trúc phân tửmô phỏng và hoạt tính sinh học của BPA và cácdẫn xuất của nó.2,6-dibromo-4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2yl]phenolPhân tử chứa 2 Br (II)2,6-dibromo-4-[2-(3,5-dibromo-4hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenolPhân tử chứa 4 Br (IV)Hình 1. Các dẫn xuất chứa của BPA.2. Phương pháp nghiên cứuCác tính toán được thực hiện dựa trên lýthuyết phiếm hàm mật độ (Density FunctionalTheory- DFT). Việc tối ưu hóa cấu hình xácđịnh cực tiểu toàn cục được thực hiện bởiphiếm ...