Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát tính chất vật lý các hợp chất dị vòng nitơ ứng dụng cho vật liệu hữu cơ bán dẫn

Do những ứng dụng thú vị của các hợp chất cấu trúc hệ dị vòng thơm giáp cạnh, nhưng nỗ lực nghiên cứu phương pháp tổng hợp và đặc tính vật lý cũng như hoạt tính sinh học của kiểu cấu trúc này đang được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Gần đây, các phương pháp tổng hợp các hợp chất dị vòng và đa dị vòng sử dụng xúc tác cơ kim đang được phát triển mạnh mẽ.

Trong số đó, xúc tác Paladi đã và đang được tập trung nghiên cứu và cho thấy những ứng dụng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ. Do đó, nhóm nghiên cứu của TS. Trần Quang Hưng tại Viện Hóa Học đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát tính chất vật lý các hợp chất dị vòng nitơ ứng dụng cho vật liệu hữu cơ bán dẫn” trong thời gian từ năm 2016 đến năm 2019 nhằm các mục tiêu sau:

- Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp tổng hợp các hệ dị vòng, được kỳ vọng cho tính chất phát quang tốt hơn, độ bền nhiệt, bền oxi hóa tốt hơn, dễ dàng chế tạo linh kiện điện tử…;

- Mỗi hướng tổng hợp sẽ cho 10-20 hợp chất mới. Các hợp chất tổng hợp được sẽ được xác định cấu trúc tường minh bằng các phương pháp phổ như NMR, GC-MS và HR-MS. Cấu trúc của một số hợp chất quan trọng sẽ được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X;

- Khảo sát tính chất vật lý, đặc biệt là tính chất phát quang của các vật liệu hữu cơ tổng hợp được; và Hoạt tính kháng vi sinh vật của một số hợp chất tổng hợp được.

Đề tài đã thu được những kết quả nổi bật sau:

- Đã công bố phương pháp tổng hợp hiệu quả các dẫn xuất 5-aryl-5Hpyrido[2',1':2,3]imidazo[4,5-b]indole với hiệu suất cao, qua 4 bước phản ứng. Phản ứng chìa khóa là phản ứng ghép cặp C-N đóng vòng sử dụng hệ xúc tác đồng thể lưỡng kim loại PdCu. Ưu điểm quy trình là tránh sử dụng tác nhân độc hại isocyanide trong các công bố trước đó. Kết quả nghiên cứu này mang lại một con đường tổng hợp hiệu quả hệ dị vòng 8-methyl-5-aryl-5H-pyrido[2',1':2,3]imidazo[4,5-b]indoles, một hệ chất quan trọng hứa hẹn một số triển vọng ứng dụng trong khoa học vật liệu và hóa dược.

- Đã tổng hợp β-,γ-carbolines bằng con đường tổng hợp mới qua 2 bước phản ứng từ hóa chất sẵn có trên thị trường. Phương pháp tổng hợp này có thể ứng dụng trong tổng hợp vật liệu và dược phẩm.

- Đã thiết kế và tổng hợp thành công các hợp chất khung benzofurazan dựa trên nguyên tắc thiết kế phân tử cho hiệu ứng TADF (Thermally Activated Delayed Fluorescence) với aceptor là cấu phần benzofurazan, donor là carbazole hoặc các carboline và cấu phần Phenyl thế đóng vai trò như nhóm tinh chỉnh phát quang. Các hợp chất này có hiệu suất phát quang tốt, cá biệt lên đến 72%. Các hợp chất tổng hợp được đều dễ dàng tan trong các dung môi hữu cơ ở nhiệt độ thường, thuận tiện cho việc chế tạo linh kiện điện tử.

Đề tài đã mở ra một hướng nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của dị vòng N đơn giản, hiệu quả. Phương pháp này hoàn toàn có khả năng ứng dụng thành công trong tổng hợp vật liệu phát quang và các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là có thể dùng trong lĩnh vực đánh dấu sinh học.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17079/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)