Ion dương gốc tự do R.+
(gọi tắt là ion gốc tự do) là tiểu phân do mất một electron
của một phân tử trung hoà R nên chúng vừa là một gốc tự do vừa là một cation. Đây
là một dạng hợp chất trunggian không bền nên việc tìm hiểu tính chất của chúng
bằng các phương pháp thực nghiệm thường gặp nhiều khó khăn.
Những công bốgần đây cho thấy ion gốc tự do đóng vai trò quan trọng trong các
phản ứng khác nhau trong hóa hữu cơ. Nhiều cơchế phản ứng trước đây được cho
là xảy ra theo cơ chế gốc tự do đã được nghiên cứu lại và thấy rằng cơ chế chuyển
electron để tạo thành ion gốc tự do cũng là một kênh phản ứng quan trọng.
Mặc khác,đặc điểm về cấu trúc, sự chuyển hóavàphản ứng của ion gốc tự do tỏ ra
rất khác biệtso với phân tử trung hòa,thậm chí so với gốc tự do. Do đó để hiểu rõ
các cơ chế phản ứng có liên quan đến ion gốc tự do trước tiên cần phải hiểu rõ tính
chất của chúng. Một ngành hóa học về các ion gốc tự do đang hình thành từ những
nhu cầu trên.
Cho đến nay ion gốc tự do chỉ mới được đề cập trong trong các tạp chí, các tài liệu,
sáchchuyên khảo vàhầu như chưa được đưa vào sách giáo khoa. Một số ion dương
gốc tự do đơn giản như iongốc tự do của hydrocarbon, ether,keto, ester, alcohol,
amine đã được nghiên cứu cả về cấu trúc lẫn phản ứng với một số phân tử trung
hoà khác. Tuy nhiên, cho đến nay những nhóm phân tửphức tạp hơn và có ý nghĩa
thực tiễnhơn như họ phenol, dị vòng, hợpchất chứa lưu huỳnh là thành phần cơ
bản của các chất chống oxy hoá, các hợp chất sinh học thì vẫn chưa được nghiên
cứunhiều.
Nghiên cứu các ion trên trong điều kiện thực nghiệm là một vấn đề hết sức phức
tạp. Do đó trước khi có thể xem xét ảnh hưởng củadung môi và các tác nhân phản
ứng xung quanh, cần nghiên cứu các tính chất nội tại của các ion gốc tự do trong
điều kiện cô lập riêng biệt. Luận văn này là một phần của chương trình nghiên cứu
về ion gốc tự do của phòng thí nghiệm Hóa học tính toán thuộc Khoa Hóa trường
2
Đại học Leuven (Vương quốc Bỉ), trong đó chúng tôi sử dụng phương pháp tính
toán lượng tử kết hợp với phương pháp thực nghiệm của nhóm nghiên cứu khối phổ
ở Đại học Mons (Vương quốc Bỉ) để khảo sát cấu trúc, độ bền và sự chuyển hóa
trong pha khí của một số ion gốctự do là dẫn xuất của benzene(phenol, anilin e,
phenylphosphine, benzonitrile, bezaldehyde), các hợp chất dị vòng chứa nitơ
(imidazo le, pyrazon e),và một số hợp chất chứa lưu hu ỳnh(dimethyl sulfoxide,
alkyl thioformate, thioformicacid). Kết quả nghiên cứu đãđóng góp thêm vào
những hiểu biết cơ bản về ion gốc tự do nói chung và chứng minh sự hiệu quả cũng
nhưvai trò quan trọng của phương pháp tính toán khi phối hợp với thực nghiệm giải
quy ết các vấn đềcủahóa họcvà tìm hiểucác hiện tượng mới
