Sử dụng tính toán DFT kết hợp với số liệu thực nghiệm để xác định các đặc tính của natri benzoat

Bài viết Sử dụng tính toán DFT kết hợp với số liệu thực nghiệm để xác định các đặc tính của natri benzoat nghiên cứu chi tiết hơn về cấu trúc, phổ dao động, hoàn chỉnh và phân tích các dao động đáng tin cậy thông qua đo thực nghiệm phổ hồng ngoại (IR), phổ Raman.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng tính toán DFT kết hợp với số liệu thực nghiệm để xác định các đặc tính của natri benzoat 84 Bùi Văn Đạt, Nguyễn Quốc Cường, Trần Thị Yến, Nguyễn Đức Thiện SỬ DỤNG TÍNH TOÁN DFT KẾT HỢP VỚI SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NATRI BENZOAT USING DFT CALCULATIONS COMBINED WITH EXPERIMENTAL DATA TO DETERMINE THE CHARACTERISTICS OF NATRI BENZOATE Bùi Văn Đạt, Nguyễn Quốc Cường, Trần Thị Yến, Nguyễn Đức Thiện* Trường Đại học Dược Hà Nội;*thiennd@hup.edu.vn Tóm tắt - NaBz (natri benzoat) có hai dạng đa hình (monoclinic Abstract - NaBz (natri benzoate) which has two polymorphisms và triclinic), được sử dụng rất phổ biến trong bảo quản thực phẩm (monoclinic and triclinic), is widely used in food preservation and in và trong y học. Các đặc trưng về hình thái phân tử, sự phân bố medicine. The NaBz’s characteristics about molecule geometry, điện tích, phổ IR và Raman, các đặc tính nhiệt động của NaBz charge distribution, IR and Raman spectroscopy, thermodynamical và FMO (orbital biên phân tử) của anion benzoat được phân tích properties and anion benzoate’s FMO (Frotier Molecular Orbitals) bằng thực nghiệm và tính toán lượng tử (DFT/B3LYP/6- are analyzed by experiment and quantum computing 311G++(d,p)). Từ những phân tích đó, chúng tôi đã giải thích (DFT/B3LYP/6-311G++(d,p)). From these analyses, we explain được tại sao chiều dài liên kết ion O-Na bị kéo dài ra trong pha why O-Na bonding is extended in solid phase of NaBz, why NaBz rắn của NaBz; giải thích được tại sao NaBz được sử dụng để làm is used in preserving food and in medicine more than acid benzoic chất bảo quản thay cho acid benzoic và làm tá dược trơn; gán and is widely used as a lubricant excipient. We also assign được các kiểu dao động cho những đỉnh phổ thực nghiệm đặc vibrational modes to experimental featured peaks in IR and Raman trưng; giải thích cơ chế phản ứng của nó với glycin trong việc spectrum and explain operating mechanism of NaBz with glycine điều trị rối loạn chu kỳ urê ở người. in treating urea cycle disorders in humans. Từ khóa - DFT; đa hình; NaBz; phổ IR; phổ Raman Key words - DFT; polymorphism; NaBz; IR spectroscopy; Raman spectroscopy 1. Đặt vấn đề phỏng bằng phần mềm Mercury 3.6. Hình thái, cấu trúc Natri benzoat (NaBz), công thức hoá học là điện tử, tính chất nhiệt động, tần số dao động IR, Raman C6H5COO-Na+, là muối natri của acid benzoic. Hai dạng của NaBz và orbital phân tử (MO) của anion benzoat đa hình của NaBz là NaBzI (monoclinic, kết tinh ở được tối ưu hóa và tính toán bằng phương pháp DFT, sử Tc=420°C) và NaBzII (triclinic, Tc=350°C). Trong công dụng ba thông số trao đổi hàm loại Beckes (B3) kết hợp nghiệp dược phẩm và thực phẩm, NaBz đóng một vai trò với phép tương quan hàm số Lee-Yang-Parr (LYP) và cài rất quan trọng. NaBz tiêu diệt nấm, vi khuẩn, làm giảm đặt cơ sở 6-311G++(d,p), trên một máy tính sử dụng phần 95% lên men yếm khí của glucose thông qua enzym mềm Gaussian 09W và Gaussview 5.0 [5], [6]. Kết quả phosphofructokinase [1]. Trong ngành y dược, NaBz đo thực nghiệm của NaBz: phổ IR đo bằng SHIMADRU được sử dụng trong điều trị các rối loạn chu kỳ urê, ngăn (số sóng: 400÷4000 cm-1), phổ Raman đo bằng NANO chặn sự tiến triển của bệnh Parkinson ở loài chuột, điều RAM (bước sóng kích thích: 785 nm; dịch chuyển Raman: trị thêm cho bệnh tâm thần phân liệt (1 gam/ngày), dùng 176÷2000 cm-1). làm tá dược trơn và siro ho ([2]–[4]). Tuy nhiên, không 3. Kết quả nghiên cứu có nhiều nghiên cứu về cấu trúc, phân tích phổ dao động và lý giải sâu sắc các tính chất của NaBz. Vì những lý do Hình thái phân tử đó, bài viết này chúng tôi sử dụng lý thuyết phiếm hàm Chúng tôi chỉ tối ưu hóa một phân tử NaBz trong pha mật độ (DFT) để nghiên cứu chi tiết hơn về cấu trúc, phổ khí, các nguyên tử được đánh số như Hình 1. dao động, hoàn chỉnh và phân tích các dao động đáng tin cậy thông qua đo thực nghiệm phổ hồng ngoại (IR), phổ Raman. Ngoài ra, chúng tôi sử dụng tính toán Orbital biên phân tử (FMO) cho anion benzoat để giải thích hoạt tính sinh học của NaBz (do trong dung dịch NaBz tồn tại dưới dạng anion benzoat). 2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu a. Nguyên liệu NaBz (Guangdong Guanghua Chemical Factory Co., Ltd, Trung Quốc), số lô 20080703, độ tinh khiết ≥ 99,5% được sử dụng trực tiếp để đo phổ Raman, hồng ngoại mà Hình 1. Cấu trúc phân tử NaBz tối ưu hóa không qua xử lý. Hình 2 mô tả một phần của tiểu đơn vị trong ô mạng b. Phương pháp nghiên cứu tinh thể NaBzI và NaBzII. Số liệu tính toán về độ dài các Cấu trúc hai dạng tinh thể thực nghiệm được cung cấp liên kết trong phân tử được so sánh với kết quả thực nghiệm bởi Trung tâm Dữ liệu Tinh thể Cambridge (CCDC) và mô (Bảng 1). ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(118).2017 - Quyển 1 85 Phổ IR, Raman và gán dao động Phổ IR, Raman theo DFT và thực nghiệ ...