Luận Văn Hóa Vô Cơ, Kim Loại, Hoạt Tính Sinh Học, Phức Chất.pdf

MỞ ĐẦU ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN © NGUYỄN HỮU CƯƠNG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI N(4) M[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-© -

NGUYỄN HỮU CƯƠNG

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO

VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI

N(4) - METYLTHIOSEMICACBAZON

2 - AXETYLPYRIĐIN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-© -

NGUYỄN HỮU CƯƠNG

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO

VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện tại Bộ môn Hóa vô cơ – Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội

Trong suốt quá trình học tập – nghiên cứu và thực hiện luận văn của mình,

em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình của các cơ quan, tổ chức và cá nhân

Em xin trân trọng cảm ơn tất cả các quý thầy cô, các kỹ thuật viên trong Khoa Hóa học, trong trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội; trong Viện Hóa học và Viện Công nghệ Sinh học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Đặc biệt, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thầy - PGS TS Trịnh Ngọc Châu đã giao đề tài và trực tiếp hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn Trân trọng cảm ơn tiến sỹ Nguyễn Thị Bích Hường đã đọc

Hà Nội, tháng 05 năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Cương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ………

MỤC LỤC ………

DANH MỤC CÁC BẢNG ………

DANH MỤC CÁC HÌNH ………

CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT ………

MỞ ĐẦU ……… 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ……… 3

1.1 THIOSEMICACBAZIT VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ ……… 3

1.1.1 Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon 3

1.1.2 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon 8

1.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG ……… 11

1.3 GIỚI THIỆU VỀ PALAĐI, NIKEN VÀ KẼM ……… 15

1.3.1 Giới thiệu chung 15

1.3.2 Khả năng tạo phức của palađi, niken và kẽm 16

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT ……… 19

1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) ……… 19

1.4.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton 1 H ………… 21

1.4.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C……… 22

1.4.4 Phương pháp phổ khối lượng (MS) 23

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM ……… 25

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ……… 25

2.1.1 Phương pháp nghiên cứu ……… 25

2.1.2 Hóa chất ……… 25

2.1.3 Kỹ thuật thực nghiệm 26

2.1.3.1 Các điều kiện ghi phổ 26

2.1.3.3 Thăm dò khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các phối tử và các phức chất ……… 26

2.2 TỔNG HỢP PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT ……… 28

2.2.1 Tổng hợp phối tử ……… 28

2.2.2 Tổng hợp các phức chất 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ……… 32

3.1 NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƯỢNG ……… 32

3.2 NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI ……… 38

3.3 NGHIÊN CỨU PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN 1 H VÀ 13C 43

3.3.1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H và 13 C của phối tử

Hmthapyr 43

3.3.2 Phổ cộng hưởng từ proton 1 H của các phức chất Pd(mthapyr) 2 , Ni(mthapyr) 2 và Zn(mthapyr) 2 50

3.4 KẾT QUẢ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT ……… 53

KẾT LUẬN ……… 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 57

PHỤ LỤC ……… 64

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1- Các dải hấp thụ thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại của

thiosemicacbazit ……… 20 Bảng 2.1- Các phức chất, màu sắc và dung môi hòa tan chúng ………… 31 Bảng 3.1- Khối lượng phân tử giả định và khối lượng phân tử trên phổ

khối lượng của các phức chất 34 Bảng 3.2- Một số dải dao động trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử

Hmthapyr và các phức chất Pd(mthapyr)2, Ni(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 ……… 41 Bảng 3.3- Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1

H chuẩn của N(4)– metylthiosemicacbazit và 2-axetylpyriđin … 45 Bảng 3.4- Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C

chuẩn của N(4)– metylthiosemicacbazit và 2-axetylpyriđin … 46 Bảng 3.5- Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H

của phối tử Hmthapyr ……… 50 Bảng 3.6- Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13

C của phối tử Hmthapyr ……… 50 Bảng 3.7- Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H

của phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 53 Bảng 3.8- Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của phối tử

và phức chất tương ứng ……… 55

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Sự tách mức năng lượng và sự sắp xếp electron của ion Ni2+

(d8)trong các trường đối xứng ……… 17

Hình 1.2: Phức vuông phẳng của niken(II) 2 - oximino - 3 thiosemicacbazon - 2, 3 - butanđion ……… 19

Hình 1.3: Phức bát diện của Zn(II) với bis (4-phenylthiosemicacbazon) axetylaxeton ……… 19

Hình 3.1: Phổ khối lượng phức chất Pd(mthapyr)2 ……… 32

Hình 3.2: Phổ khối lượng phức chất Ni(mthapyr)2 ……… 33

Hình 3.3: Phổ khối lượng phức chất Zn(mthapyr)2 ……… 33

Hình 3.4: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthapyr ……… 38

Hình 3.5: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pd(mthapyr)2 39

Hình 3.6: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ni(mthapyr)2 39

Hình 3.7: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(mthapyr)2 40

Hình 3.8: Phổ 1 H-NMR chuẩn của N(4) - metylthiosemicacbazit (Hmth) ……… 43

Hình 3.9: Phổ 13C-NMR chuẩn của N(4) - metylthiosemicacbazit (Hmth) ……… 44

Hình 3.10: Phổ 1H-NMR chuẩn của 2 - axetylpyriđin (apyr) ………… 44

Hình 3.11: Phổ 13 C- NMR chuẩn của 2 - axetylpyriđin (apyr) ……… 45

Hình 3.12: Phổ cộng hưởng từ proton 1H của phối tử Hmthapyr ……… 47

Hình 3.13: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hmthapyr …… 48 Hình 3.14: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H của phức chất Pd(mthapyr)2 51 Hình 3.15: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1

H của phức chất Zn(mthapyr)2 52

Hmthapyr : N(4) - metylthiosemicacbazon 2 – axetylpyriđin DMSO : Đimethylsulfoxide

EDTA : Axit etylenđiamintetraaxetic

MỞ ĐẦU

Các thiosemicacbazon là các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càng, tạo nên nhiều phức chất với các kim loại chuyển tiếp rất phong phú về số lượng, đa dạng về cấu trúc và tính chất Nhiều phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazit

và dẫn xuất của nó là thiosemicacbazon còn có hoạt tính sinh học mạnh mẽ

Từ khi phát hiện hoạt tính ức chế sự phát triển ung thư của phức chất cis - platin [Pt(NH3)2Cl2] vào năm 1969, nhiều nhà hóa học và dược học đã chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phức chất kim loại chuyển tiếp Trong số đó, phức chất của các kim loại chuyển tiếp với các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càng, có khả năng tạo hệ vòng lớn có cấu trúc gần giống với cấu trúc của các hợp chất trong cơ thể sống được quan tâm hơn cả Một trong số các phối tử kiểu này là thiosemicacbazit và dẫn xuất thiosemicacbazon của nó

Việc nghiên cứu các phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp đang thu hút nhiều nhà hóa học, dược học, sinh - y học trên thế giới Các nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các kim loại khác nhau, nghiên cứu cấu trúc của các sản phẩm và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng

Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm được các hợp chất có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốt nhất về các yêu cầu sinh - y học khác như không độc, không gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho tế bào lành, để dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và vật nuôi

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài:

“Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học các phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với N(4) - metyl thiosemicacbazon 2- axetyl pyriđin”

Đề tài có các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

1 Tổng hợp phối tử N(4) - metylthiosemicacbazon 2- axetylpyriđin

2 Tổng hợp các phức chất của N(4) - metylthiosemicacbazon 2 - axetylpyriđin với

Pd(II), Ni(II) và Zn(II)

3 Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được bằng các

phương pháp: Phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phổ cộng hưởng

từ hạt nhân 1H và 13C và phương pháp phổ khối lượng để xác định công thức phân tử, cách phối trí của phối tử và công thức cấu tạo của các phức chất

4 Thăm dò khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các hợp chất tổng hợp được

nhằm tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao làm đối tượng nghiên cứu tiếp theo trong y dược học

Chúng tôi hy vọng những kết quả thu được sẽ đóng góp một phần nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu các dẫn xuất của thiosemicacbazit nói chung, hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazit và phức chất của chúng nói

riêng

có cấu trúc như sau:

o o o o

Gãc liªn kÕt

S

NHCN

và C – N(4) đều có độ bội lớn hơn 1, các liên kết khác có độ bội gần bằng 1 Chính

sự liên hợp này góp phần làm cho thiosemicacbazit có thể liên kết phối trí mạnh với

ion kim loại qua lưu huỳnh trong sự tạo thành phức chất Ở trạng thái rắn, phân tử

thiosemicacbazit có cấu hình trans (nguyên tử S nằm ở vị trí trans so với nhóm

NH2) [1, 4, 8]

Khi thay thế một nguyên tử hiđro trong nhóm N(4)H2 bằng các gốc hiđrocacbon khác nhau ta thu được các dẫn xuất thế của thiosemicacbazit Ví dụ: N(4) – phenyl thiosemicacbazit, N(4) – etyl thiosemicacbazit, N(4) – metyl thiosemicacbazit, N(4) – allyl thiosemicacbazit, …

Thiosemicacbazit là phối tử có tính bazơ, khi ở pH cao, có thể tồn tại cân bằng tautome [1]:

Khi thiosemicacbazit hoặc dẫn xuất thế của nó ngưng tụ với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các thiosemicacbazon theo sơ đồ 1.1 dưới đây

(a)

Sơ đồ 1.1 Cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon trong

trường hợp cộng bình thường (a) và trong môi trường axit (b)

Phản ứng tiến hành trong môi trường axit theo cơ chế AN Trong điều kiện thường, phản ứng ngưng tụ chỉ xảy ra ở nhóm N(1)

H2 hiđrazin [5] vì trong số các nguyên tử N của thiosemicacbazit cũng như dẫn xuất thế N(4) của nó, nguyên tử N(1)

Giai đoạn này được xúc tác bởi axit vì: axit hoạt hoá nhóm cacbonyl bằng cách proton hoá nhóm này

Như vậy, sự có mặt của axit trong môi trường phản ứng sẽ làm cho tốc độ phản ứng tăng lên nhưng đến một mức nào đó, tốc độ phản ứng sẽ giảm do sự proton hoá thiosemicacbazit làm giảm nồng độ của tác nhân nucleophin:

Giai đoạn (2) của phản ứng xảy ra như sau:

Tốc độ phản ứng của hợp chất cacbonyl với thiosemicacbazit phụ thuộc hiệu ứng không gian của nhóm thế nối với nhóm cacbonyl

Với sự đa dạng về tính chất và phong phú về số lượng của các hợp chất cacbonyl có thể tổng hợp được rất nhiều thiosemicacbazon khác nhau [26, 38] Mặt khác, thiosemicacbazon lại có khả năng phối trí với nhiều kim loại tạo ra những phức chất có ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác, phân tích, y học [26] Vì vậy, ngày càng có nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới quan tâm nghiên cứu

để tổng hợp các thiosemicacbazon mới và nghiên cứu khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau

1.1.2 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon

Theo Jensen, trong phức chất của thiosemicacbazit với Cu(II), Ni(II), Co(II), phối tử này phối trí hai càng qua nguyên tử S và Ncủa nhóm hiđrazin N(1)

H2 Trong quá trình tạo phức, phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình cis, đồng thời xảy ra sự chuyển nguyên tử H từ nhóm imin (-N(2)H) sang nguyên tử S và nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại [16] Do đó sự tạo thành phức của thiosemicacbazit phải xảy ra theo sơ đồ 1.2:

N

H2NH C N

N

H2N C S

NH2N C

NH2N C S N

H2

NH2N C S N H

N C

M

M

M cis

trans

Sơ đồ 1.2: Sự tạo phức của thiosemicacbazit

Nhiều tác giả khác cũng đưa ra kết quả nghiên cứu về sự tạo phức của thiosemicacbazit với các kim loại chuyển tiếp khác Nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với Ni(II) [9, 25] và Zn(II) [25] bằng các phương pháp từ hoá, phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng đưa ra kết luận rằng liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại được thực hiện trực tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N(1), đồng thời khi tạo phức phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis Kết luận này cũng được khẳng định khi các tác giả [12, 14,

23, 26] nghiên cứu phức của thiosemicacbazit với một số ion kim loại như Pt(II), Pd(II), Co(II)

Như vậy, thiosemicacbazit có xu hướng thể hiện dung lượng phối trí bằng hai và liên kết được thực hiện qua nguyên tử S và N(1) Để thực hiện kiểu phối trí này cần phải tiêu tốn năng lượng cho quá trình chuyển phân tử từ cấu hình trans sang cấu hình cis và chuyển vị nguyên tử H từ N(2)

sang nguyên tử S Năng lượng này được bù trừ bởi năng lượng dư ra do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng đóng vòng Tuy nhiên, trong một số trường hợp, do khó khăn về lập thể, thiosemicacbazit đóng vai trò như một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hình trans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên tử S Một số ví dụ điển hình về kiểu phối trí này là phức của thiosemicacbazit với Ag(I) [29]

Sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các thiosemicacbazon phong phú cả về số lượng và tính chất Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon

và các dẫn xuất của chúng có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại

Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa nguyên tử có khả năng tạo phức thì thiosemicacbazon đóng vai trò như phối tử hai càng giống như thiosemicacbazit Ví dụ: các thiosemicacbazon của benzanđehit, xyclohexanon, axetophenon, octanal, menton …

N

N C

NHR

S H

M

dạng thion dạng thiol tạo phức

Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối trí (D) và nguyên tử này được nối với nguyên tử N(1)

qua hai hay ba nguyên tử trung gian thì khi tạo phức, thiosemicacbazon này thường có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí bằng 3 với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S Ví dụ: thiosemicacbazon hay dẫn xuất thiosemicacbazon của salixylanđehit (H2thsa hay H2pthsa), isatin

(H2this hay H2pthis), axetyl axeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpyr hay

H2pthpyr) Trong phức chất của chúng với Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+ , các phối tử này có bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành các vòng 5 hoặc 6 cạnh bền [1, 4, 6] Mô hình tạo phức của phối tử thiosemicacbazon ba càng đã được các tác giả [1, 4] xác định như sau:

N N S

NH2

M D

a)

N N S

NH2H

M D

a')

hoÆc

Sơ đồ 1.4: Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon 3 càng

Các thiosemicacbazon bốn càng thường được điều chế bằng cách ngưng tụ hai phân tử thiosemicacbazit với một phân tử đicacbonyl

RC

CR'

CNHR''

S

RC

CR'

N

N

SHNHR

Sơ đồ 1.5: Sự tạo phức của thiosemicacbazon 4 càng

Các phối tử bốn càng loại này có bộ nguyên tử cho N, N, S, S nằm trên cùng một mặt phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí phối trí trên mặt phẳng xích đạo của phức chất tạo thành

Trong một số ít trường hợp, do khó khăn về lập thể các thiosemicacbazon mới thể hiện vai trò của phối tử một càng [30, 31] Ví dụ như phức chất của Cu(II)

với N(4) - phenyl thiosemicacbazon 2-benzoylpyriđin [26] có cấu tạo như hình bên Trong đó, phối tử thứ hai đóng vai trò là phối tử 1 càng còn phối tử thứ nhất là phối

tử 3 càng

N N

N H

S N H

N

N N

Gần đây, Sivadasan Chettian và các cộng sự đã tổng hợp những chất xúc tác gồm phức chất của thiosemicacbazon với một số kim loại chuyển tiếp trên nền polistiren [19] Đây là những chất xúc tác dị thể được sử dụng trong phản ứng tạo nhựa epoxy từ xyclohexen và stiren Các phức chất của Pd với thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch của anken (phản ứng Heck) [20]

Một số thiosemicacbazon cũng đã được sử dụng làm chất ức chế quá trình ăn mòn kim loại Offiong O.E đã nghiên cứu tác dụng chống ăn mòn kim loại của 4

- metyl thiosemicacbazon, 4 - phenyl thiosemicacbazon của 2 – axetyl pyriđin đối với thép nhẹ (98%Fe) Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả ức chế cực đại của chất đầu là 74,59% còn chất sau đạt 80,67% [15, 24]

Ngoài khả năng tạo phức tốt, các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon còn

có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực phân tích cũng như xác định hàm lượng của nhiều kim loại khác nhau R.Murthy đã sử dụng thiosemicacbazon o-hidroxi axetophenon trong việc xác định làm lượng Pd bằng phương pháp trắc quang Với phương pháp này có thể xác định hàm lượng Pd trong khoảng nồng độ 0,042-10,6g/l [38]

Pd(II) cũng được xác định bằng phương pháp chiết - trắc quang dựa trên cơ

sở sự tạo phức của nó với 4 - phenyl thiosemicacbazon thiophenanđehit, phức này

có thể chiết vào clorofom trong môi trường axit H2SO4 sau khi lắc khoảng 10 phút Khi đó có thể xác định hàm lượng Pd trong khoảng nồng độ 0,04 - 6g/l [44] (thoả mãn định luật Beer) Phương pháp trắc quang cũng được sử dụng để xác định hàm lượng của Cu(II) và Ni(II) trong dầu ăn và trong dầu của một số loại hạt dựa vào khả năng tạo phức của chúng với 1 – phenyl - 1, 2 – propandion – 2 - oxim thiosemicacbazon [35]

Bên cạnh đó, Sivadasan Chettian và các cộng sự đã tổng hợp những chất xúc tác gồm phức chất của thiosemicacbazon với một số kim loại chuyển tiếp trên nền polistiren[19] Đây là những chất xúc tác dị thể được sử dụng trong phản ứng tạo nhựa epoxy từ cyclohexen và stiren Các phức chất của Pd với thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch anken (phản ứng Heck) [20]

Các thiosemicacbazon cũng được sử dụng trong hóa học phân tích để tách cũng như xác định hàm lượng của nhiều kim loại Ví dụ: phương pháp trắc quang

đã được sử dụng để xác định hàm lượng của Cu(II) và Ni(II) trong dầu ăn và dầu của một số loại hạt dựa trên khả năng tạo phức của chúng với 1- phenyl - 1, 2 –

propanđion – 2 - oximthiosemicacbazon [28], xác định hàm lượng Zn(II) trong cơ thể người và các mẫu thuốc dựa trên khả năng tạo phức với phenanthraquinon monophenyl thiosemicacbazon [35]… Nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [14] đã sử dụng các thiosemicacbazon để tách và xác định hàm lượng các ion kim loại nặng độc hại, đặc biệt là Hg và Cd Bên cạnh

đó, nhiều tác giả đã chế tạo được các điện cực chọn lọc ion trên cơ sở các thiosemicacbazon như: điện cực chọn lọc ion Cu2+

trên cơ sở benzil (bisthiosemicacbazon) [39]; điện cực chọn lọc ion Hg2+ trên cơ sở salixylandehit thiosemicacbazon [38]; điện cực chọn lọc ion Al3+ trên cơ sở glyoxal (bisthiosemicacbazon) [45]…Các điện cực này có thời gian phục hồi nhanh, khoảng nồng độ làm việc rộng, và thời gian sử dụng dài Đây là một hướng mới trong nghiên cứu các ứng dụng của thiosemicacbazon

Ngoài các ứng dụng trên, người ta còn đặc biệt quan tâm đến hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng Hiện nay, người ta nghiên cứu các phức chất trên cơ sở thiosemicacbazon với mong muốn tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, ít độc hại dùng trong y dược

Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởi Domagk Khi nghiên cứu các thiosemicacbazon, ông đã nhận thấy một số hợp chất

có hoạt tính kháng khuẩn [3] Sau phát hiện của Domagk, hàng loạt tác giả khác [11, 13, 23, 42] cũng đưa ra kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng Tác giả [37] cho rằng tất cả các thiosemicacbazon của dẫn xuất thế para của benzanđehit đều có khả năng diệt vi trùng lao Trong đó p-axetaminobenzanđehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1) được xem là thuốc chữa bệnh lao hiệu nghiệm nhất hiện nay

NH C C

H3 CH N NH C NH2

Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin - 3, 4 - etyl sunfobenzanđehit (TB3) và pyriđin - 4, cũng đang được sử dụng để chữa bệnh lao Thiosemicacbazon isatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát trùng Thiosemicacbazon của monoguanyl hiđrazon có khả năng diệt khuẩn Gram (+) Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken, coban đặc biệt là kẽm được dùng làm thuốc chống thương hàn, kiết lị, các bệnh đường ruột và diệt nấm [1] Phức chất của đồng (II) với thiosemicacbazit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [30]

Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất với một số kim loại chuyển tiếp như Cu, Ni, Mo Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit (Hth), thiosemicacbazon salixylanđehit (H2thsa), thiosemicacbazon isatin (H2this) và phức chất của chúng Kết quả thử khả năng ức chế sự phát triển khối u cho thấy cả hai phức chất Cu(Hthis)Cl và Mo(Hth)3Cl3 đều có tác dụng làm giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào và từ đó đã làm giảm chỉ số phát triển của u Khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư SARCOMAR-TG180 trên chuột trắng SWISS của Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hth)3Cl3 là 36,8% [1]

Tiếp sau đó, các tác giả [4, 6] đã tổng hợp và nghiên cứu phức chất của Pt(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon Kết quả cho thấy, các phức chất của Pt(II) với N(4) - phenyl thiosemicacbazon isatin, thiosemicacbazon furanđehit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư gan, ung thư màng tim, ung thư màng tử cung Phức chất của Pt(II) với N(4) - metyl thiosemicacbazon isatin, N(4) - metyl thiosemicacbazon furanđehit đều có khả năng ức chế tế bào ung thư màng tim và ung thư biểu mô ở người

Tác giả [8] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất giữa Co(II), Ni(II), Cu(II) với các thiosemicacbazon mà hợp chất cacbonyl có nguồn gốc

từ tự nhiên như octanal, campho, xitronenlal, mentonua Trong số đó, phức chất

Cu(II) của các phối tử thiosemicacbazon xitronenal và thiosemicacbazon menton đều có khả năng ức chế mạnh trên cả hai dòng tế bào ung thư gan và phổi

1.3 GIỚI THIỆU VỀ PALAĐI, NIKEN VÀ KẼM

1.3.1 Giới thiệu chung

Palađi được William Hyde Wollaston phát hiện năm 1803 Nguyên tố này được Wollaston đặt tên năm 1804 theo tên gọi của tiểu hành tinh Pallas, được phát hiện hai năm trước đó

Palađi (tên tiếng La - tinh là Palladium), có số thứ tự là 46 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có cấu hình electron là 1s22s22p63s23p63d104s24p64d85s2, thuộc chu kì 5, nhóm VIIIB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học của Menđeleep Palađi là một trong số những kim loại quí, màu xám nhạt, tương đối mềm, nhẹ nhất, dễ nóng chảy nhất và có khả năng phản ứng nhất trong các kim loại họ platin Trong các hợp chất, palađi thể hiện số oxi hoá +2, +4 Trong đó trạng thái oxi hoá +4 (PdO2, K2[PdCl6]) có tính oxi hoá mạnh, không bền Trong tự nhiên, nguyên tố palađi tồn tại một số đồng vị, tỷ lệ các đồng vị của palađi tương đối đồng đều, trong đó 2 đồng vị 106

58Ni : 67,76% 60Ni: 26,16% 61Ni : 1,25% 62Ni : 3,67% 64Ni : 1,16%

Kẽm (tiếng La - tinh là Zincum), có số thứ tự là 30 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, thuộc chu kỳ 4, nhóm IIB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học với cấu hình electron: 1s2

2s22p63s23p63d104s2 Kẽm là kim loại có màu trắng xanh, có tính chất hóa học gần giống với magiê, vì ion của chúng có kích thước giống nhau và có trạng thái oxi hóa thông thường duy nhất là +2 Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đất và có 5 đồng vị bền, trong đó có nguyên tử khối 64u chiếm nhiều nhất:

64Zn: 48,60% 66Zn: 27,90% 67Zn: 4,10% 68Zn:18,80% 70Zn: 0,60%

Kẽm thuộc số nguyên tố quan trọng về mặt sinh vật học Cây cối thường chứa một lượng kẽm đến 10-4 %, nhưng trong những loại cây đặc biệt, lượng kẽm lớn hơn nhiều Như cây plantago chứa 0,02% kẽm, còn các hoa quả tím chứa 0,05% kẽm Người ta đã biết rằng một lượng ít kẽm cần thiết cho sự sinh trưởng và sinh hoa quả của rất nhiều cây cối Về phía động vật, những thí nghiệm với chuột cũng cho thấy như thế Một số hợp chất của kẽm được dùng trong y học như ZnO dùng làm thuốc giảm đau dây thần kinh, chữa eczema, chữa ngứa ZnSO4 được dùng làm thuốc gây nôn, thuốc sát trùng, dung dịch 0,1- 0,5% làm thuốc nhỏ mắt chữa đau kết mạc

1.3.2 Khả năng tạo phức của palađi, niken và kẽm

1.3.2.1 Khả năng tạo phức của palađi

Ion Pd2+ có cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d104s24p64d8, bền trong môi trường nước, dung dịch loãng có màu vàng, dung dịch đặc hơn có màu vàng sẫm đến nâu Cũng như các ion kim loại nhóm d khác, nó có khả năng tạo phức với hầu hết các phối tử như Cl–, I–, CN–, SCN– Các phức chất này có số phối trí phổ biến bằng 4 với cấu hình vuông phẳng như [PdCl4]2–, [PdI4]2–

Cấu hình vuông phẳng còn phổ biến trong các hợp chất của Pd dưới dạng rắn như PdCl2 Song trong một số phức chất ion Pd2+

cũng thể hiện số phối trí 5, 6 có nghĩa là có sự tương tác yếu giữa ion trung tâm với các phối tử phía trên và phía dưới mặt phẳng hình vuông Ví dụ như ion phức [Pd(ĐMG)2OH]– (ĐMG: đimetyl glioxim) có số phối trí 5 với cấu trúc tháp đáy vuông hình thành khi palađi đimetyl glioximat tan trong môi trường kiềm

1.3.2.2 Khả năng tạo phức của niken:

Ion Ni2+ có cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d8, có khả năng tạo phức lớn, bền trong môi trường nước, cho dung dịch màu lục sáng tạo nên bởi phức aqua [Ni(H2O)6]2+

Các phức chất của Ni(II) đã được biết từ rất lâu với số phối trí đặc trưng là 4

và 6 Các phối tử trường mạnh thường tạo với Ni2+ những phức chất vuông phẳng nghịch từ như [Ni(CN)4]2– Các phối tử trường yếu tạo phức chất tứ diện như [NiCl4]2– còn với phối tử thuộc trường trung bình thường tạo với Ni2+ những phức bát diện, thuận từ như [Ni(H2O)6]2+, [Ni(NH3)6]2+ [2]

dx 2 -y 2

dxy

dz 2

dxz, dyz

trong các trường đối xứng

Từ hình 1.1, chúng ta thấy rằng đối với phức chất vuông - phẳng, 8 electron được sắp xếp trên 4 obitan dxz, dyz, dz2 và dxy trạng thái này co mức năng lượng thấp nhất nên ion Ni2+ có xu hướng tạo phức chất vuông - phẳng Điều này phù hợp với thực tế là Ni2+

tạo nhiều phức chất vuông - phẳng nhất, đặc biệt là các phối tử hữu

cơ hai càng [2]

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phức chất của thiosemicacbazon với Ni2+

thường thể hiện sốp phối trí 4, liên kết được thực hiện qua bộ nguyên tử cho là N (1)

và S

Ngoài các phức chất phổ biến với mức oxi hóa +2 của niken, thì phức chất với mức oxi hóa thấp (“0”) của niken cũng tạo thành với các hợp chất cacbonyl và phức chất cơ kim, ví dụ như Ni(CO)4, Ni(C2H5)2 [2]

1.3.2.3 Khả năng tạo phức của kẽm

Trạng thái oxi hóa phổ biến của kẽm là +2 với cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d10 Zn(II) tạo được nhiều phức chất khác nhau với nhiều thuốc thử: Tạo phức ít bền với các phối tử axetat, clorua, florua, thioxianat, tatrat; tạo phức bền với oxalat, xitrat, sunfosalixylat, axetyl axeton, etylendiamin, amoniac, EDTA Đặc biệt Zn(II) tạo được hợp chất nội phức có màu với nhiều thuốc thử hữu

cơ được ứng dụng trong hoá phân tích như: Zn(II) tạo với thuốc thử PAN phức màu

đỏ hồng - bền, với murexit phức màu xanh tím, với ericromden T phức màu đỏ vàng, với dithizon phức màu đỏ mận [2]

Đã có nhiều công trình nghiên cứu, tổng hợp phức chất của Pd(II), Ni(II) và

Zn với thiosemicacbazon [8, 9, 34] Phức chất tạo thành thường có 2, 3 vòng càng

và thường có cấu hình vuông phẳng hay bát diện

Ví dụ phức chất của Ni(II) với 2 – oximino -3 – thiosemicacbazon - 2, 3 - butanđion là phức vuông - phẳng [9]

Hình 1.2: Phức vuông - phẳng của

niken(II) 2 – oximino – 3 – thiosemicacbazon - 2, 3 – butanđion

Hình 1.3: Phức bát diện của Zn(II) với bis(4 - phenylthiosemicacbazon)

axetylaxeton

Tóm lại, Pd(II), Ni(II) và Zn(II) đều có khả năng tạo phức chất tứ diện hay vuông phẳng với số phối trí phổ biến là 4 Ngoài ra, Zn(II) và Ni(II) còn có khả năng tạo phức chất với cấu hình bát diện với số phối trí 6 Điều này hoàn toàn phù hợp với đặc điểm cấu hình electron của các ion kim loại này Do sự đa dạng về khả năng phối trí Pd(II), Ni(II) và Zn(II) đã và đang dành được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học nghiên cứu về phức chất trong và ngoài nước

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT

1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại

Khi hấp thụ những bức xạ trong vùng hồng ngoại, năng lượng phân tử tăng lên 8 - 40 kJ/mol Đây chính là khoảng năng lượng tương ứng với tần số của dao động biến dạng và dao động quay của các liên kết trong hợp chất Sự hấp thụ xảy ra khi tần số của bức xạ của tia tới bằng với tần số dao động riêng của một liên kết nào

đó trong phân tử Tần số dao động riêng của các liên kết trong phân tử được tính theo công thức:

ν: Tần số dao động riêng của liên kết

Như vậy, mỗi liên kết có một tần số dao động riêng xác định, phụ thuộc vào bản chất các nguyên tố tham gia liên kết và môi trường mà liên kết đó tồn tại Khi tham gia tạo liên kết phối trí với các ion kim loại các dải hấp thụ của nhóm đang xét

sẽ bị chuyển dịch về vị trí hay thay đổi về cường độ Từ sự dịch chuyển về vị trí hay

sự thay đổi về cường độ của các dải hấp thụ có thể thu được một số thông tin về mô hình tạo phức của phối tử đã cho

Bảng 1.1- Các dải hấp thụ thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại

Phổ hấp thụ hồng ngoại đã được sớm sử dụng trong việc nghiên cứu các thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp Tuy nhiên, do cấu tạo phức tạp của hợp chất thiosemicacbazon mà các tính toán lý thuyết để đưa ra các quy kết cụ thể còn gặp nhiều khó khăn Chính vì vậy, việc quy kết các dải hấp thụ trong phân tử và trong phức chất của chúng còn chủ yếu dựa vào phương pháp gần đúng dao động nhóm Trong các tài liệu khác nhau [3, 5, 23], đều

có chung nhận xét dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm C = S thay đổi trong một khoảng rộng từ 750 - 900 cm1 và dải này có xu hướng giảm cường

độ và dịch chuyển về phía tần số thấp hơn khi tham gia tạo phức Trong quá trình tạo phức, nếu xảy ra sự thiol hoá thì dải hấp thụ đặc trưng cho dao động của nhóm CNN thường xuất hiện trong khoảng từ 1300 đến 1400 - 1500cm1.

Trong các tài liệu khác nhau [1, 4, 7], đều có chung nhận xét dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm C = S thay đổi trong một khoảng rộng từ 805 -

830 cm1 và dải này có xu hướng giảm cường độ và dịch chuyển về phía tần số thấp hơn khi tham gia tạo phức Đặc biệt [7] cho rằng, trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất chứa lưu huỳnh có thể gán dải ở 1050 - 1200 cm-1 cho dao động hóa trị của nhóm C = S Trong quá trình tạo phức, nếu xảy ra sự thiol hoá thì dải hấp thụ đặc trưng cho dao động của nhóm CNN thường dịch chuyển về phía tần số cao hơn,

và xuất hiện trong khoảng từ 1300 đến 1500 cm1 như trong phức chất của thiosemicacbazon salixylanđehit, isatin, axetyl axeton với Cu2+

, Ni2+, Co3+

1.4.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H

Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một trong những phương pháp hiện đại nhất được ứng dụng để xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ

Một hạt nhân có spin (I) khác không khi được đặt trong từ trường thì nó có thể chiếm (2I + 1) mức năng lượng khác nhau Sự chênh lệch giữa các mức năng lượng ấy phụ thuộc vào cường độ từ trường xung quanh hạt nhân đó Từ trường này

là từ trường ngoài cộng với từ trường ngược chiều gây ra bởi sự chuyển động của lớp vỏ điện tử xung quanh hạt nhân Như vậy, hiệu mức năng lượng của hạt nhân từ

không những phụ thuộc vào từ truờng ngoài mà còn phụ thuộc vào chính lớp vỏ điện tử xung quanh hạt nhân ấy Điều này dẫn tới các hạt nhân khác nhau đặt trong

từ trường ngoài sẽ cần các năng lượng khác nhau để thay đổi mức năng lượng của mình Trong phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân, năng lượng kích thích các hạt nhân gây ra bởi một từ trường biến đổi có tần số tương đương với tần số sóng vô tuyến Bằng cách thay đổi tần số của từ trường kích thích, ta sẽ thu được các tín hiệu cộng hưởng của các hạt nhân từ khác nhau trong phân tử và có thể xác định một cách cụ thể cấu trúc của các hợp chất hoá học

Các phân tử thiosemicacbazon và phức chất của chúng đều không có nhiều proton nên việc quy kết các pic trong phổ 1

H - NMR tương đối dễ dàng Thông thường, proton có mặt trong các nhóm OH, NH - hiđrazin, NH - amit, CH = N và SH; đôi lúc có thêm proton của các nhóm NH2, CH3, C6H5 và CH2 Trong phổ cộng hưởng từ proton của NH - hiđrazin cho tín hiệu cộng hưởng ở khoảng 11,5 ppm, proton ở liên kết đôi HC=N ở vùng gần 8,3 ppm và proton của OH ở khoảng 10 ppm

1.4.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C

Phương pháp cộng hưởng 13C bổ trợ cho việc nghiên cứu cấu tạo của phối tử

và phức chất vì số lượng các nguyên tử C trong chúng cũng không nhiều

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C cho các tín hiệu của các loại C Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C ở những dạng thường như 13C - CPD hay DEPT, tương tác spin - spin C – C hay C – H đã được khử, nên không có sự tách vạch như trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton [7]

Dung môi dùng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân không được chứa những hạt nhân có tín hiệu che lấp tín hiệu chính Thường được sử dụng là các dung môi

đã bị đơterri hóa như CCl4, CDCl3, CD2Cl2, CD3OD, CD3COCD3, D2O, DMSO -

d6 Trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C luôn có tín hiệu của cacbon của dung môi Dung môi thường được dùng trong ghi phổ cộng hưởng từ hạt nhân của thiosemicacbazon và phức chất của nó là DMSO hoặc CDCl3 Trong phổ cộng

hưởng từ hạt nhân người ta quan tâm nhiều đến độ chuyển dịch hóa học của các proton hay cacbon Các nghiên cứu [23], [19], [44] đã chỉ ra rằng tín hiệu cộng hưởng của proton nhóm CH3 thường xuất hiện với các pic sắc nét, độ chuyển dịch hóa học trong khoảng 1 - 3 ppm, các tín hiệu cộng hưởng trong vòng pyriđin xuất hiện trong khoảng từ 5 - 8 ppm Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C, tín hiệu cộng hưởng của cacbon nhóm CS thay đổi không đáng kể khi chuyển từ phối tử tự

do vào phức chất, thường trong khoảng 175 ppm Tín hiệu cộng hưởng của cacbon nhóm C = N lại thay đổi nhiều, khi chuyển từ phối tử vào phức chất [23], [31] Trong phối tử, cacbon nhóm này cộng hưởng trong khoảng 140 ppm còn trong phức chất cacbon này cộng hưởng ở khoảng 150 ppm Cacbon trong vòng pyriđin thường cộng hưởng trong khoảng 110 - 130 ppm trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của thiosemicacbazon và thường thay đổi không đáng kể khi chuyển từ phối tử tự do vào phức chất] Tín hiệu cộng hưởng của cacbon gốc metyl thường xuất hiện trong khoảng 30 ppm

1.4.4 Phương pháp phổ khối lượng

Phương pháp phổ khối là phương pháp khá hiện đại và quan trọng trong việc xác định một cách định tính và định lượng thành phần cũng như cấu trúc của các hợp chất hoá học Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao, cho phép xác định chính xác phân tử khối của các hợp chất

Cơ sở của phương pháp phổ khối lượng đối với các chất hữu cơ là sự bắn phá các phân tử hợp chất hữu cơ trung hoà bằng các phân tử mang năng lượng cao để biến chúng thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc phá vỡ thành các mảnh ion, các gốc Tuỳ thuộc vào cấu tạo và tính chất của chất nghiên cứu mà người ta chọn phương pháp bắn phá và năng lượng bắn phá thích hợp

Hiện nay, trong phương pháp phổ khối người ta thường áp dụng các phương pháp ion hoá khác nhau như: ion hoá hoá học (CI), ion hoá bằng phương pháp bụi electron (ESI), bắn phá bằng nguyên tử tăng tốc (FAB), phun mù electron dùng khí trợ giúp (PAESI)… Các phương pháp này đều có những ưu và nhược điểm riêng

Tuy nhiên, trong số các phương pháp trên, phương pháp bụi electron phù hợp nhất

và được sử dụng để nghiên cứu các phức chất của kim loại Ưu điểm của phương pháp này là năng lượng ion hoá thấp do đó không phá vỡ hết các liên kết phối trí giữa kim loại và phối tử Dựa vào phổ khối lượng có thể thu được các thông tin khác nhau như: khối lượng phân tử chất nghiên cứu, các mảnh ion phân tử, tỉ lệ các pic đồng vị Từ các thông tin này có thể xác định được công thức phân tử của phức chất và cấu tạo của phức chất dựa vào việc giả thiết sơ đồ phân mảnh

Các phức chất nghiên cứu đều chứa các nguyên tố có nhiều đồng vị nên pic ion phân tử sẽ tồn tại dưới dạng một cụm pic của các đồng vị, cường độ của mỗi pic đồng vị sẽ tỉ lệ thuận với xác suất kết hợp của một bộ các đồng vị của các nguyên tố

có trong phân tử Cường độ tương đối giữa các pic trong cụm pic đồng vị cũng cho

ta thông tin để xác nhận thành phần phân tử hợp chất nghiên cứu Muốn vậy, người

ta đưa ra công thức phân tử giả định của hợp chất nghiên cứu Tính toán lý thuyết cường độ tương đối của các pic đồng vị sau đó so sánh với cường độ của các pic trong phổ thực nghiệm để suy ra sự tương quan tỷ lệ các pic đồng vị theo thực tế và theo lý thuyết từ đó khẳng định công thức phân tử phức chất giả định Việc tính toán lý thuyết được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm tính toán trên website:

online)

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM

2.1.1 Phương pháp nghiên cứu

Để xác định công thức phân tử của các phức chất tổng hợp được trong luận văn này, chúng tôi sử dụng phương pháp phổ khối lượng

Cấu tạo của các phức chất và cách phối trí của các phối tử tổng hợp được nghiên cứu bằng cách sử dụng các phương pháp phổ hiện đại như: Phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C và phổ hấp thụ electron

Hoạt tính sinh học của các phối tử và phức chất tạo ra đều được thử để tìm kiếm các chất có hoạt tính sinh học cao có thể làm đối tượng nghiên cứu ứng dụng trong y học và dược học Đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng nấm qua chỉ số

IC50 và MIC

2.1.2 Hóa chất

Các hóa chất được sử dụng trong tổng hợp đều là các hóa chất tinh khiết

và quá trình tổng hợp được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa sinh vô cơ, Bộ môn Hóa vô cơ - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

2.1.3 Kỹ thuật thực nghiệm

2.1.3.1 Các điều kiện ghi phổ

Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) của các phức chất và phối tử được ghi trên máy quang phổ IRAffinity – 1S của hãng Shimadzu trong vùng từ 4000 - 400 cm-1

tại Bộ môn Hoá Vô cơ - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 1H và 13C được ghi trên máy Avance -

500 MHz (Bruker) ở 300 K, trong dung môi DMSO, tần số ghi phổ cộng hưởng từ proton là 500 MHz, tần số ghi phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C ở 125 MHz tại Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phổ khối lượng (MS) được ghi trên máy Varian MS 320 3Q - Ion Trap theo phương pháp ESI tại Phòng cấu trúc - Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Dung môi được sử dụng là DMF, điều kiện ghi mẫu: vùng đo m/z : 50 - 2000; áp suất phun mù 30 psi; tốc độ khí làm khô 8 lit/ph; nhiệt độ làm khô 325oC; tốc độ khí 0,4 ml/ph; chế độ đo possitive

Hoạt tính sinh học của các hợp chất được thử tại Phòng thử hoạt tính sinh học - Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2.1.3.2 Thăm dò khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các phối tử và các phức chất

Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định được thực hiện dựa trên phương pháp pha loãng đa nồng độ của Vanden Bergher và Vlietlinck hiện đang được áp dụng tại trường Đại học Dược, Đại học Tổng hợp Illinois, Chicago, Mỹ Đây là phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định và nấm nhằm đánh giá mức độ kháng

khuẩn mạnh yếu của các mẫu thử thông qua các giá trị thể hiện hoạt tính là MIC

(nồng độ ức chế tối thiểu), IC 50 (nồng độ ức chế 50%) và MBC (nồng độ diệt khuẩn tối thiểu)

Các chủng vi sinh vật kiểm định gồm các vi khuẩn và nấm kiểm định gây

bệnh ở người:

Vi khuẩn Gr (+):

- Bacillus subtilis: là trực khuẩn gram (+), sinh bào tử, thường không gây bệnh

- Staphylococcus aureus: cầu khuẩn gram (+), gây mủ các vết thương, vết bỏng,

gây viêm họng, nhiễm trùng có mủ trên da và các cơ quan nội tạng

- Lactobacillus fermentum: vi khuẩn gram (+), là loại vi khuẩn đường ruột lên men có

ích, thường có mặt trong hệ tiêu hoá của người và động vật

Vi khuẩn Gr (-) :

- Escherichia coli: vi khuẩn gram (-), gây một số bệnh về đường tiêu hoá như viêm

dạ dày, viêm đại tràng, viêm ruột, viêm lỵ trực khuẩn

- Pseudomonas aeruginosa: vi khuẩn gram (-), trực khuẩn mủ xanh, gây nhiễm

trùng huyết, các nhiễm trùng ở da và niêm mạc, gây viêm đường tiết niệu, viêm màng não, màng trong tim, viêm ruột

- Salmonella enterica: vi khuẩn gram (-), vi khuẩn gây bệnh thương hàn, nhiễm trùng

đường ruột ở người và động vật

Môi trường thí nghiệm: Eugon Broth (Difco, Mỹ) cho vi khuẩn, Mycophil (Difco, Mỹ) cho nấm

Mẫu ban đầu được pha loãng trong DMSO (Đimethyl sulfoxide) và nước cất

vô trùng thành một dãy 05 nồng độ thích hợp theo yêu cầu và mục đích thử Nồng

độ thử cao nhất là 128 g/ml, tiếp theo là 32 g/ml, 8 g/ml, 2 g/ml, 0,5 g/ml

Lấy 10 l dung dịch mẫu thử theo các nồng độ đã được pha loãng, thêm 200

l dung dịch vi khuẩn và nấm, ủ ở 37oC Sau 24h, đọc giá trị MIC bằng mắt thường

Giá trị MIC được xác định tại giếng có nồng độ chất thử thấp nhất gây ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi sinh vật Giá trị IC 50 được tính toán dựa trên số liệu đo độ

đục tế bào bằng máy quang phổ TECAN và phần mềm raw data

2.2 TỔNG HỢP PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT

2.2.1 Tổng hợp phối tử Hmthapyr

Ở điều kiện thường thiosemicacbazit chỉ ngưng tụ với 1 phân tử hợp chất cacbonyl ở nhóm NH2 - hiđrazin theo tỉ lệ mol là 1 : 1 Phản ứng này xảy ra định lượng Khi một nguyên tử hiđro của nhóm NH2 - amit trong thiosemicacbazit bị thế bởi các nhóm metyl thì phản ứng ngưng tụ này càng chọn lọc hơn vì chỉ còn một nhóm NH2 - hiđrazin trong phân tử và do đó phối tử N(4) - metyl thiosemicacbazon 2-axetyl pyriđin (Hmthapyr) được chúng tôi tổng hợp theo tỉ lệ mol N(4) - metyl thiosemicacbazit : 2 - axetyl pyriđin là 1 : 1, phản ứng xảy ra theo sơ đồ 2.1, mô phỏng theo cách tổng hợp các thiosemicacbazon khác trong các tài liệu [6]

Hòa tan 0,01 mol (1,05 g) N(4) - metyl thiosemicacbazit ( C2H7N3S, M=105 g/mol) vào 30 ml nước đã điều chỉnh môi trường bằng HCl đến pH: 1 - 2 và thêm vào đó 20 ml metanol (CH3OH) nóng có chứa 0,01 mol (1,2 ml) 2 - axetylpyriđin (

C7H7NO, M =121)

Khuấy đều hỗn hợp trên ở nhiệt độ phòng trên máy khuấy từ cho tới khi xuất hiện kết tủa màu trắng ngà thì tiếp tục khuấy thêm 2 giờ nữa Chất rắn màu trắng ngà này được lọc và rửa nhiều lần bằng nước cất, hỗn hợp metanol - nước (tỷ lệ mol 1:1) và cuối cùng bằng metanol trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp

Sản phẩm được làm khô trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo Hiệu suất tổng hợp đạt 90%

2.2.2 Tổng hợp các phức chất

Như đã nêu ở phần tổng quan, tùy thuộc vào số nguyên tử cho có trong phân

tử mà thiosemicacbazon có thể là phối tử hai càng hay ba, bốn càng Trong N(4) - metylthiosemicacbazon 2 - axetylpyriđin, phần khung của 2 - axetylpyriđin chứa nguyên tử N có thể tham gia phối trí nhưng không chứa thêm nguyên tử cho nào nên thường thể hiện dung lượng phối trí là 2 với các ion có số phối trí 4 với bộ nguyên tử cho là N(1) và S và dung lượng phối trí là 3 với các ion có số phối trí 6 với bộ nguyên tử cho là N(1), S và Npyriđin [4] Các ion Pd2+ thường tạo thành phức chất với số phối trí 4, các ion Ni2+ và Zn2+ thường tạo thành phức chất với số phối trí 4 hoặc 6 với nhiều thiosemicacbazon khác nhau [9] Trong luận văn này, chúng tôi dự định tổng hợp phức chất với tỉ lệ mol giữa ion kim loại và phối tử là 1 : 2 Cách tổng hợp với mỗi kim loại được thực hiện theo sơ đồ 2 2, mô phỏng theo cách tổng hợp một số phức khác của Pd(II), Zn(II) và Ni(II) trong các tài liệu [1, 39]:

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ chung tổng hợp các phức chất của Pd(II), Ni(II) và Zn(II)

với N(4) - metylthiosemicacbazon 2- axetylpyriđin

Hút 10 ml dung dịch muối MCl2 0,2M (2 mmol) cho vào cốc chịu nhiệt loại 100ml, thêm dần dung dịch NH3 cho đến khi tan hết hiđroxit kim loại tạo thành (pH = 9 - 10) Hòa tan hoàn toàn 0,78 g Hmthapyr (4 mmol) vào 20 ml metanol nóng.Sau đó đổ hai dung dịch này vào nhau và khuấy đều trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng cho tới khi thấy xuất hiện kết tủa: Màu nâu nhạt với phức của Pd(II); màu nâu đậm với phức của Ni(II) và màu vàng nhạt với phức của Zn(II) Tiếp tục khuấy hỗn hợp trên thêm 2 giờ nữa vẫn ở nhiệt độ phòng Lọc, rửa kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp bằng nước, hỗn hợp metanol - nước (tỷ lệ về thể tích là 1:1), cuối cùng bằng metanol Làm khô chất rắn thu được trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi để tiến hành nghiên cứu các phức chất này Hiệu suất tổng hợp đạt khoảng 50 - 60% Các phức chất tổng hợp được đều không tan trong nước, tan rất ít trong CHCl3 và tan tốt trong DMSO

Kết quả tổng hợp, màu sắc của 03 phức chất được trình bày trên Bảng 2.1