Tổng hợp phối tử axit 5 bromo 6 hidroxi 3 sunfoquinol 7 yloxiaxetic (qbr) từ eugenol trong tinh dầu hương nhu và nghiên cứu khả năng tạo phức với ni(ii)

Vì vậy, việc thiết kế, tổng hợp các phối tử quinoline nhiều nhóm thế cũng như các phức chất của chúng với kim loại chuyển tiếp, từ đó tìm ra được các hợp chất có hoạt tính sinh học cao c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC

NGUYỄN MINH HẢI

TỔNG HỢP PHỐI TỬ AXIT

5-BROMO-6-HIDROXI-3-SUNFOQUINOL-7-YLOXIAXETIC (QBr)

TỪ EUGENOL TRONG TINH DẦU HƯƠNG NHU VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO PHỨC VỚI Ni(II)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THANH HÓA, NĂM 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC

NGUYỄN MINH HẢI

TỔNG HỢP PHỐI TỬ AXIT

5-BROMO-6-HIDROXI-3-SUNFOQUINOL-7-YLOXIAXETIC (QBr)

TỪ EUGENOL TRONG TINH DẦU HƯƠNG NHU VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO PHỨC VỚI Ni(II)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 844.01.14

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Ngọc Vinh

THANH HÓA, NĂM 2022

Danh sách Hội đồng chấm luận văn Thạc sỹ khoa học

(Theo Quyết định số : / QĐ- ĐHHĐ ngày tháng năm 2022

của Hiệu trưởng Trường Đại học Hồng Đức)

Học hàm, học vị

Họ và tên Cơ quan Công tác

Chức danh trong Hội đồng

Chủ tịch HĐ

UV Phản biện 1

UV Phản biện 2

Uỷ viên Thư ký

Xác nhận của Người hướng dẫn

Học viên đã chỉnh sửa theo ý kiến của Hội đồng

Ngày tháng năm 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề án này không trùng lặp với các khóa luận, luận văn, luận án, đề án và các công trình nghiên cứu đã công bố

Thanh Hoá, ngày tháng năm 2022

Người cam đoan

Nguyễn Minh Hải

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn đề án Thạc sĩ này, trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Ngọc Vinh, cô đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, , Phòng Đào tạo Sau Đại học, quý Thầy, Cô giáo Khoa Hóa học - Trường Đại học Hồng Đức đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện đề án

Tôi cũng xin gửi lời biết ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều để có được kết quả như ngày hôm nay

Thanh Hóa , tháng năm 2022

Tác giả

Nguyễn Minh Hải

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ……… i

LỜI CẢM ƠN……… ii

MỤC LỤC ……… iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT……… iv

DANH MỤC BẢNG……… vi

DANH MỤC HÌNH……… vii

MỞ ĐẦU……… 1

1 Tính cấp thiết của đề tài……… 2

2 Mục tiêu của đề tài……… 2

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu……… 2

4 Nội dung nghiên cứu……… 2

5 Phương pháp nghiên cứu……… 2

Chương 1 TỔNG QUAN……… 3

1.1 Tổng quan tình hình tổng hợp, nghiên cứu tính chất của một vài dẫn xuất của Quinoline ở trong và ngoài nước………

3 1.1.1 Tổng hợp theo kiểu I……… 3

1.1.2 Tổng hợp theo kiểu II……… 4

1.1.3 Tổng hợp theo kiểu III……… 6

1.1.4 Tổng hợp theo kiểu IV……… 7

1.2 Tổng quan tình hình tổng hợp phức chất của kim loại chuyển tiếp với phối tử là một vài dẫn xuất của Quinoline………

14 Chương 2 THỰC NGHIỆM 27

2.1 Tổng hợp phối tử 27

2.1.1 Tổng hợp axit eugenoxiaxetic (A1) 27

2.1.2 Tổng hợp axit 2-hiđroxi-5-nitro-4-(1-nitroprop-2-enyl) phenoxiaxetic (A2)………

28 2.1.3 Tổng hợp axit 6-hiđroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q) 29

2.1.4 Tổng hợp axit 5-bromo-6-hiđroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic

(QBr)………

30 2.1.5 Tổng hợp phức chất của niken(II) với QBr……… 30

2.2 Xác định thành phần, cấu tạo của phức chất……… 30

2.2.1 Phổ EDX (xác định bán định lượng nguyên tố)……… 30

2.2.2 Phổ ESI-MS……… 31

2.2.3 Phân tích nhiệt……… 31

2.2.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR)……… 31

2.2.5 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân……… 31

2.3 Thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất tổng hợp được 31 Chương 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN……… 32

3.1 Tổng hợp phối tử……… 32

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp phức chất 33 3.2.1 Ảnh hưởng của dung môi tiến hành phản ứng……… 33

3.2.2 Ảnh hưởng của cách tiến hành phản ứng……… 34

3.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ mol……… 34

3.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ……… 34

3.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ tiến hành phản ứng……… 34

3.3 Nghiên cứu thành phần, cấu tạo và tính chất của các phức chất…… 36

3.3.1 Phổ EDX (xác định bán định lượng nguyên tố)……… 36

3.3.2 Phổ khối lượng (ESI MS)……… 37

3.3.3 Giản đồ Phân tích nhiệt……… 39

3.3.4 Phổ hồng ngoại (IR)……… 41

3.3.5 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân(1H NMR)……… 43

3.4 Thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất tổng hợp được……… 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 37

PHỤ LỤC……… 42

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) IR

Phương pháp phổ khối lượng (Mass

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hợp chất chứa vòng quinoline là một trong những loại hợp chất hữu cơ được quan tâm nghiên cứu từ lâu do chúng có nhiều ứng dụng về hoạt tính sinh học và tính chất quang Nhiều hợp chất chứa vòng quinoline có khả năng kháng

kí sinh trùng sốt rét, kháng nấm, kháng khuẩn, hoạt tính chống oxi hóa, những hoạt tính sinh học này đã được kiểm chứng và ứng dụng làm thuốc chữa bệnh Bên cạnh có hoạt tính sinh học nhiều hợp chất loại quinoline có tính chất quang đặc biệt cũng đã được chú ý Chúng được sử dụng làm chất màu nhạy quang trong các pin mặt trời, làm sensor huỳnh quang trong nghiên cứu hóa sinh, làm chất chỉ thị nhận biết các ion kim loại như Cu2+, Zn2+, Ag+, Hiện nay việc nghiên cứu để tìm ra những dẫn xuất mới của quinoline vẫn được nhiều nhà hóa học quan tâm vì những tính chất quí giá của chúng

Phức chất của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp được chú ý nhiều, chúng thường có số phối trí lớn, cấu trúc phong phú, đa dạng, có nhiều tính chất quang

và từ lý thú Phức chất của kim loại chuyển tiếp với dẫn xuất quinoline cũng rất được quan tâm nghiên cứu do chúng có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng

tế bào ung thư hoặc khả năng chống oxi hoá, mạnh hơn phối tử Vì vậy, việc thiết kế, tổng hợp các phối tử quinoline nhiều nhóm thế cũng như các phức chất của chúng với kim loại chuyển tiếp, từ đó tìm ra được các hợp chất có hoạt tính sinh học cao có ý nghĩa khoa học và thực tiễn Điều này không những sẽ làm phong phú thêm các nghiên cứu cơ bản về hóa học phức chất mà còn có triển vọng tìm được những chất có thể nghiên cứu đưa vào ứng dụng trong các lĩnh vực phân tích, hóa dược và quang điện

Trong thời gian gần đây nhóm tổng hợp hữu cơ, khoa Hoá trường Đại học

Sư phạm Hà Nội từ eugenol trong tinh dầu hương nhu đã tổng hợp được hợp chất loại sulfoquinoline là 7-(carboxymethoxy)-6-hydroxyquinolin-1-ium-3-sulfonate (kí hiệu là Q) Từ chất chìa khóa này có thể tổng hợp được các dẫn xuất quinoline

nhiều nhóm thế như nhóm OH phenol, nhóm COOH có khả năng tạo phức với ion kim loại chuyển tiếp Phức chất của các hợp chất này với các nguyên tố kim loại chuyển tiếp mới bước đầu được nghiên cứu

Do đó chúng tôi chọn đề tài:

“Tổng hợp phối tử axit 5-bromo-6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic (QBr) từ eugenol trong tinh dầu hương nhu và nghiên cứu khả năng tạo phức với Ni(II).”

2 Mục tiêu của đề tài

- Tổng hợp được một phức chất của Ni(II) với phối tử là QBr

- Xác định được thành phần, cấu tạo và tính chất của phức chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ: IR, ESI MS, 1H NMR, EDX, phân tích nhiệt

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là QBr và phức chất của Ni(II) với phối

tử QBr

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Phức chất của Ni(II) với phối tử QBr Xác định thành phần, cấu tạo, tính chất của phức chất tổng hợp được

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan tình hình tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp dãy 3d với phối tử là một vài dẫn xuất của quinolin

- Tổng hợp phối tử: Từ eugenol trong tinh dầu hương nhu tổng hợp axit hiđroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q) Từ Q điều chế phối tử QBr

6 Tìm điều kiện tổng hợp phức chất của Ni(II) với phối tử QBr

- Nghiên cứu thành phần, cấu tạo và tính chất của phức chất tổng hợp được

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết: Tổng hợp các tài liệu trong và ngoài nước có liên

quan đến đề tài,nghiên cứu thành phần, cấu tạo và tính chất của các phức chất mà ion trung tâm là kim loại chuyển tiếp và phối tử là các axit hữu cơ

- Phương pháp thực nghiệm:Tổng hợp phối tử là QBr và phức chất của Ni(II) với phối tử này Sử dụng các phương pháp phổ để xác định được thành phần, cấu tạo và tính chất của phức chất tổng hợp được

và đem lại nhiều kết quả đáng quan tâm, đặc biệt là trong hóa dược

Mặc dù quinoline được tách từ nhựa than đá, nhưng đa số các dẫn xuất của nó không phải là sản phẩm của tự nhiên mà là sản phẩm của quá trình tổng hợp Đại đa số các phương pháp tổng hợp quinolin thì phần lớn đều đi từ dẫn xuất của benzen, chung quy lại có thể nêu ra 4 kiểu tổng hợp vòng quinoline chính dưới đây [4] (nét đứt ở các công thức dưới đây biểu diễn các liên kết được hình thành ở giai đoạn khép vòng)

Đại diện cho kiểu I là phản ứng Skraup Đây là phương pháp phổ biến

và chung nhất để điều chế quinoline và dẫn xuất của nó Bản chất của tổng hợp Skraup là dựa trên phản ứng của amin thơm bậc 1 có vị trí ortho còn tự do được đun nóng với glixerin trong sự có mặt của axit sunfuric đậm đặc và chất oxi hóa Quá trình phản ứng có thể biểu diễn như sau:

CHOH

CH2OH

CHO CH

CH2

+

CH2OHC

N H N

và loại nước đóng vòng nội phân tử Tác nhân oxi hóa cho phản ứng này khá

đa dạng nhưng hay dùng là dùng các hợp chất nitro tương ứng với amin thơm được sử dụng trong phản ứng

1.1.2 Tổng hợp theo kiểu II

Kiểu II được thực hiện do sự khép vòng tạo liên kết giữa Cβ và Cγ của vòng quinoline.Đại diện cho kiểu này là phản ứng Friedlander và phản ứng Pfitzinger

Tổng hợp Friedlander được thực hiện dựa trên sự ngưng tụ của các o-axylanilin như o-aminoaxeto benzendehit hoặc o-aminoaxetophenol với andehit, xeton hoặc hợp chất có nhóm chứa nguyên tử H linh động như: -

CH2CO,-CH2CN… trong sự có mặt của axit hoặc kiềm làm xúc tác

NH2

O R

N

R

R1

R2-H2O

Tổng hợp Friedlander gặp khó khăn lớn là phải đi từ nguyên liệu đầu (các dẫn xuất chứa nhóm o-amino của benzandehit) khó kiếm và tương đối kém bền vững, đặc biệt khi muốn điều chế các dẫn xuất của quinolin có nhóm thế ở vòng benzen

Khó khăn của phản ứng tổng hợp Friedlander được khắc phục bằng cách dùng dẫn xuất isatin làm nguyên liệu đầu theo phương pháp tổng hợp dị vòng quinolin của Pfitzinger Như đã biết, isatin và các dẫn xuất của nó rất bền vững

và dễ điều chế, bởi thế sự ngưng tụ của chúng với hợp chất cacbonyl (có chứa nhóm metylen α) có thể làm phương pháp chung để tổng hợp vòng quinolin:

quinoline-4-Phương pháp chung để tổng hợp các axit quinolin-4-cacboxylic có nhóm thế ở vị trí số 2 hoặc cả hai vị trí 2 và 3, là ngưng tụ axit isatinic mới sinh ra từ isatin với các hợp chất metylen-xeton như tổng hợp Friedlander

H

O

O KOH 33%

NH2

C O COOK

R1CH2C O

R2

+

Sự đa dạng của phương pháp khép vòng kiểu II thể hiện qua rất nhiều công trình của các tác giả, tuy nhiên giữa chúng có điểm chung là sự khép vòng đều xuất phát từ o-axylanilin hoặc o-ankylanilin và hợp chất hợp chất cacbonyl (có chứa nhóm metylen α)

1.1.3 Tổng hợp theo kiểu III

Kiểu III được thực hiện do sự khép vòng tạo liên kết giữa Cα và Cβ

của vòng quinolin Có thể minh họa cho sự khép vòng này qua một số công trình sau:

Theo Bunzl thì khi đun nóng N-axetyl-N-etylanilin với ZnCl2 xảy ra quá trình đồng phân hóa tạo thành hỗn hợp của o-, p- etylaxetylanilin, sau đó đồng phân o-etylaxetyl anilin cho phản ứng khép vòng theo kiểu III tạo thành một lượng nhỏ quinaldin:

N

C2H5

COCH3ZnCl2

H2C

N H COCH3

Kiểu IV được thực hiện do sự khép vòng tạo liên kết giữa nguyên tử Cα

và nguyên tử N của vòng quinolin Rất nhiều tác giả đã thực hiện thành công

sự khép vòng quinolin theo kiểu này

Theo Chiozza, thực hiện sự đóng vòng này có thể đi từ dẫn xuất o-amino của axit cinnamic Dẫn xuất này thu được từ sự khử hợp chất nitro tương ứng Phản ứng được thực hiện bằng cách đun nóng dẫn xuất o-amino của axit cis-cinnamic với anhidrit axetic hoặc axit sunfuric sẽ cho dẫn xuất của quinolin theo sơ đồ dưới đây:

H C CH COOH

NO2CHBrCH2COOH

2 C 3

Các tác giả Pschorr, Troger, Koppen - Kastrop trong tài liệu đã chứng tỏ rằng khi nhóm amino và nhóm xiano ở vào vị trí thích hợp chúng có thể phản ứng với nhau tạo ra dẫn xuất của 2-aminoquinolin

R

CH 2

CN CHO

NH

COCH3

+ C2H5ONa

H C

NH COCH 3

C R CN

COCH 3

NH R

N NHCOCH 3

R

N NH2

R NaOH

R= C6H5 ;p-NO2C6H4

H C

Ngoài 4 kiểu tổng hợp quinoline nêu trên, người ta còn biết đến một vài kiểu tổng hợp khác nữa nhưng chúng chưa phân vào kiểu nào thuộc các kiểu nêu trên, vì cơ chế của phản ứng còn chưa được làm sáng tỏ

Qua các cách tổng hợp vòng quinoline đã đưa ra ở trên, chúng ta nhận

thấy rằng sự khép vòng quinolin thường xuất phát từ amin thơm hoặc cũng có thể dùng dẫn xuất nitro của hợp chất thơm, sau đó khử hóa thành amin thơm rồi thực hiện sự khép vòng quinolin nhờ phản ứng của nhóm amino với nhóm cacbonyl hoặc nhóm xiano

Mới đây, Nhóm tổng hợp dị vòng Bộ môn Hóa Hữu Cơ đã thực hiện thành công phản ứng nitro hóa axit eugenoxiaxetic và đã tiến hành phản ứng khử nhóm nitro của hợp chất này bằng Na2S2O4 Kết quả đã thu được dẫn xuất mới của quinoline là axit 6-hidroxi-3-sufoquinol-7-yloxiaxetic [23]

Đây là kết quả khá bất ngờ vì sự khép vòng xảy ra giữa nhóm amino với nhóm anlyl (CH2=CH-CHR-) chứ không phải với nhóm cacboxyl hoặc nhóm

ciano, và vì sự tạo ra sản phẩm có nhóm -SO 3 H ở vị trí 3 của vòng quinoline

cùng với nhiều nhóm chức khác như -OH và -COOH Thành công này đã mở

ra một hướng hoàn toàn mới mẻ để tổng hợp các dẫn xuất của quinoline Quá trình phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn, cơ chế đã được sơ bộ đề cập qua việc theo dõi sự thay đổi cấu trúc các hợp chất trung gian bằng phổ cộng hưởng

từ hạt nhân

Có thể tóm tắt qua sơ đồ dưới đây:

N

OH OCH2COOH

HO3S

CH2=CHCH

OH OCH2COOH

NO2

NO2

1) Na2S2O4/OH2) CH3COOH

-Một số dẫn xuất của quinoline đã được tổng hợp Có thể tóm tắt các dẫn xuất đã tổng hợp được thông qua sơ đồ sau:

Hình 1.1: Sơ đồ tổng hợp một số dẫn xuất của quinoline

Qua sơ đồ trên, chúng tôi nhận thấy việc tổng hợp các dẫn xuất của quinolin chưa thực hiện được nhiều.Tuy axit 6 – hidroxi – 3 – sufoquinol - 7 -yloxiaxetic có nhiều nhóm chức thuận lợi cho việc tổng hợp các dẫn xuất nhưng

do axit 6 - hidroxi-3-sufoquinol-7-yloxiaxetic tồn tại ở trạng thái lưỡng cực nên việc tìm dung môi phản ứng và tách sản phẩm là một vấn đề khó khăn Việc đưa phối tử đó vào tạo phức với các kim loại nặng là rất khả quan và có ý nghĩa.Từ Q có thể thực hiện phản ứng brom hóa, metyl hóa ở vị trí N, phân cắt nhóm OCH2COOH… để tạo ra các hợp chất mới [23] Các dẫn xuất quinoline được gắn thêm các nhóm thế OH, SO3,… có khả năng tăng độ tan trong nước, thay đổi hệ electron π dẫn đến tính chất quang thay đổi Các dẫn xuất quinoline tổng hợp được có nhiều trung tâm tạo phức, có thể liên kết với nguyên tử kim loại trung tâm qua nguyên tử O của nhóm OH phenol, nguyên tử O của nhóm COOH hay nguyên tử O của nhóm OCH2 Việc nghiên cứu tổng hợp được dãy phức chất của nguyên tố kim loại chuyển tiếp với các phối tử nói trên có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Hoạt tính sinh học nói chung cũng như khả năng kháng tế bào ung thư, kháng kí sinh trùng sốt rét của các dẫn xuất của quinoline đã được kiểm chứng

và được ứng dụng làm thuốc chữa bệnh [22, 24, 25, 28, 35] Trước hết phải kể đến quinin, một ankaloit tách từ vỏ cây Cinechona mọc ở Indonesia và Nam Phi Vỏ cây này được dùng để chữa bệnh sốt rét từ thế kỷ XVII Quinin được tách ra dưới dạng nguyên chất vào đầu thế kỷ XIX và được tổng hợp toàn phần vào năm 1944 (bởi R.B.Woodward và V.E Doping) Quinin có tác dụng chữa trị mọi thể sốt rét khác nhau Tiếp sau quinin, người ta đã tìm được nhiều chất chứa nhân quinolin dùng để chữa bệnh sốt rét, có thể đưa ra các chất điển hình là: Quinin (I), Xinkhonin (II), cloroquin (III), plasmoquin (IV), và acriquin (V) [28,37,42]

Hợp chất họ quinoline được sử dụng rộng rãi để làm thuốc kháng sinh, thuốc diệt nấm, diệt khuẩn, thuốc nhuộm và thuốc thử hương liệu [38] Chúng cũng được sử dụng như là chất xúc tác, chất ức chế ăn mòn, chất bảo quản [16, 30] Dẫn xuất quinoline thường được sử dụng cho quá trình tổng hợp nhiều phức chất có tính chất dược lý đa dạng như: chống viêm, các kháng sinh, ức chế tế bào, tiêu độc, kháng khuẩn và hoạt tính chống sốt rét [29, 31, 32, 40, 41]

Phức chất của kim loại chuyển tiếp với dẫn xuất quinoline cũng rất được quan tâm nghiên cứu do chúng có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng tế bào ung thư hoặc khả năng chống oxi hoá, mạnh hơn phối tử [ 24, 25, 34, 19, 18].Vì vậy, việc thiết kế, tổng hợp các phối tử quinoline nhiều nhóm thế cũng như các phức chất của chúng với kim loại chuyển tiếp, từ đó tìm ra được các hợp chất có hoạt tính sinh học cao hoặc có khả năng phát quang tốt có ý nghĩa khoa học và thực tiễn Điều này không những sẽ làm phong phú thêm các

nghiên cứu cơ bản về hóa học phức chất mà còn có triển vọng tìm được những chất có thể nghiên cứu đưa vào ứng dụng trong các lĩnh vực phân tích, hóa dược

Một số dẫn xuất quinoline được sử dụng để phát hiện ion kim loại và làm cảm biến pH huỳnh quang

Trong nghiên cứu [44] tác giả đã gắn nhóm N, N′-dimethyl ethylene amine vào vòng quinoline với mục đích nhóm thế này sẽ làm tăng khả năng hoà tan trong nước của các dẫn xuất quinoline đồng thời có thể liên kết với các ion kim loại, làm thay đổi cường độ huỳnh quang Kết quả nghiên cứu cho thấy chemosensor 3-((2-(dimethylamino)ethyl)amino)-N-(quinoline-8-yl)propanamide có khả năng phát hiện ion Zn2+ dưới bước sóng kích thích 370 nm, trong dung môi MeCN/bis-tris buffer (3:7, v:v) (Hình 1.2) Sự phát quang này không bị ảnh hưởng khi có mặt các ion kim loại khác và cường độ phát xạ tại 523 nm của dung dịch gồm hợp chất (1) và Zn2+ mạnh ổn định trong khoảng pH = 7 ÷ 12 Nồng độ giới hạn phát hiện ion Zn2+ là 7,1 μM

Hình 1.2: Phổ huỳnh quang của hợp chất (1) khi tương tác với

các ion kim loại

Nghiên cứu tương tác của hợp chất (1) với Zn(II) bằng các phương pháp phổ UV-Vis, ESI-MS, 1H NMR và phương pháp tính toán lý thuyết, tác giả cho rằng đã có sự tạo phức giữa ion Zn2+ với hợp chất (1) theo tỉ lệ 1: 1 Cơ chế làm tăng khả năng phát quang và cấu trúc của phức chất được đề nghị như sau (Hình 1.3):

Hình 1.3: Cơ chế làm tăng khả năng phát quang và cấu trúc phức

chất tạo ra từ ion Zn 2+ và hợp chất (1)

Năm 2015, Shibashis Halder và nhóm nghiên cứu [39] đã tổng hợp, nghiên cứu khả năng cảm biến pH huỳnh quang của 1,4-bis-(quinoline-6-yliminomethyl)benzene (BQB) (Hình 1.4) Chất này được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Schiff-base giữa terephthaldehyde và 6-aminoquinoline (tỉ lệ 1:2) BQB là hợp chất cảm biến pH huỳnh quang và chuyển đổi thành dạng proton PBQB trong môi trường axit

Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp BQB

Kết quả nghiên cứu cường độ huỳnh quang của BQB trong khoảng pH

từ 2 ÷ 11 được trình bày ở hình 1.5 Trong môi trường axit pH = 2, khi kích thích ở 380 nm, PBQB phát huỳnh quang ở 550 nm cường độ phát xạ tăng dần khi pH tăng và bước sóng phát xạ chuyển dịch về 453nm Tác giả cho rằng hai đỉnh phát xạ tại 550 nm và 453 nm tương ứng là do các dạng tồn tại của PBQB

và BQB (Hình 1.10), trong môi trường axit, nguyên tử N trong vòng quinoline

solution to 2.38 mL sample solutions After well mixed, the

solutions were allowed to stand at 25 °C for 2 min before the

test.

Theoretical Calculation M ethods

A l l DFT/TDDFT cal cul ati ons based on the hybri d

exchange-correlation functional B3LYP [ 49 , 50 ] were

carried out using Gaussian 03 program [ 51 ] The

6-31G* * basis set [ 52 , 53 ] was used for the main group

elements, whereas the Lanl2DZ effective core potential

(ECP) [ 54 , 55 ] was employed for Zn In vibrational

frequency calculations, there was no imaginary

frequen-cy for the optimized geometries of 1 and 1-Zn2+, gesting that these geometries represented local minima.

sug-For all calculations, the solvent effect of water was considered by using the Cossi and Barone’s CPCM (conductor-like polarizable continuum model) [ 56 , 57 ].

To investigate the electronic properties of singlet excited states, time-dependent DFT (TDDFT) was performed in the ground state geometries of 1 and 1-Zn2+ Thirty lowest singlet states were calculated and analyzed The GaussSum 2.1 [ 58 ] was used to calculate the contribu- tions of molecular orbital in electronic transitions.

Fig 7 1H NMR titration of 1 with Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O

Scheme 2 Fluorescence

enhancement mechanism and

proposed structure of 1-Zn2+

complex

bị proton hoá Bên cạnh đó ta cũng thấy tỉ lệ cường độ huỳnh quang BQB và PBQB (I453/I550) có mối quan hệ tuyến tính với giá trị pH trong khoảng 5 ÷ 7,5

Hình 1.5: Phổ huỳnh quang theo pH của BQB

1.2 Tổng quan tình hình tổng hợp phức chất của kim loại chuyển tiếp với phối tử là một vài dẫn xuất của Quinoline

Phức chất của phối tử họ quinoline gần đây đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Qua đó thấy được sự tạo phức đa dạng, phong phú cũng như những ứng dụng quan trọng của chúng trong các lĩnh vực như hóa phân tích, hóa dược

Niken là kim loại chuyển tiếp nằm ở ô 28, chu kì 4, có cấu hình electron là [Ar]3d84s2 Ở trạng thái đơn chất, niken có màu trắng bạc Niken là kim loại hoạt động hóa học trung bình Trong các hợp chất, niken có số oxi hóa +2 và +3, trong đó trạng thái oxi hóa +3 kém bền[8,10]

Phức chất của Ni(II) có cấu trúc bát diện hoặc tứ diện với số phối trí đặc trưng là 6, 4 như[Ni(H2O)6]2+,[Ni(NH3)6]2+, [Ni(CN)4]2-, Các phối tử trường yếu tạo với Ni2+ nhữngphứcchấttứdiệnthuậntừnhư[NiCl4]2-.Các phức chất của Ni(II) với phối tử có chứa vòng quinolin cũng được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu

Tác giả Redha I [43] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính xúc tác (Bảng 1.1) của phức chất Cu(II), Co(II), Ni(II) và phối tử loại bazơ schiff L1 hoặc L2 Phức chất được tổng hợp bằng cách cho muối clorua kim loại

tương ứng tương tác với phối tử theo tỉ lệ 2:1, trong dung môi etanol Bằng các phương pháp IR, đo độ nhạy từ và tính dẫn điện tác giả đưa ra cấu trúc của các phức chất (Hình 1.6)

Hình 1.6: cấu trúc của các phức chất tương ứng với phối tử L1, L2

Các phức chất đã được thử nghiệm để kháng khuẩn, kháng nấm như bảng 1.5.Ngoài ra phối tử loại bazơ schiff của L2 (SHQC) còn có khả năng tương tác với ADN.Kết quả cho thấy a) hoạt tính sinh học các phức chất kim loại hoạt động mạnh hơn so với các phối tử, b) phức chất của Cu(II) có hoạt tính cao hơn các phức khác

Bảng 1.1: Khả năng kháng khuẩn của phối tử loại bazơ schiffvà

phức chất của nó

Tác giả đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính xúc tác của phức chất

Ni(II) và Pd(II) pyridinyloxazolidine đối với phản ứng aza - Michael

Trong đó, phối tử 3-phenyl-2-(pyridin-2-yl) oxazolidine (PPO) được tổng

hợp bằng cách đun nóng hỗn hợp của anilinoetanol và

2-pyridincarboxaldehit ở 70oC trong dung môi etanol theo sơ đồ được mô

tả nhưHình 1.7

Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp phối tử PPO

Phản ứng của PPO với K2PdCl4 tạo thành [Pd(N,N′-ppo)Cl2] (1),

phản ứng của PPO với NiCl2 tạo thành [Ni(N,O-PPO)2Cl2] (2) theo sơ đồ:

Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp phức chất [Pd(N,N′-ppo)Cl2] và

[Ni (N, O-PPO)2Cl2]

Kết quả đo nhiễu xạ tia X đã cho thấy phức chất (1) có cấu trúc vuông phẳng, trong đó nguyên tử kim loại trung tâm Pd đã liên kết với PPO qua hai nguyên tử N của vòng pyridin và oxazolidin Ngược lại, ở phức chất (2) phối tử PPO đã liên kết với nguyên tử kim loại trung tâm

Ni qua nguyên tử N của vòng pyridin và nguyên tử O của vòng oxazolidin tạo nên cấu trúc bát diện (Hình 1.9) Ngoài ra, cả hai phức chất trên đều cho thấy hoạt tính xúc tác nhẹ đối với phản ứng aza-Michael của (E)-4- phenylbut-3-en-2-on (benzanaxeton) với các aminbéo

Hình 1.9: Cấu trúc tinh thể phức [Pd(N,N′- ppo)Cl2](1)

và [Ni(N,O-PPO)2Cl2](2)

 Bikash Kumar Pand và các cộng sự đã tổng hợp và nghiên cứu tính chất của phức chất cơ kim Quinolin-8-olato (Q) với Ruteni (Hình 1.10) [12] theo sơ đồ sau :

Ru(RL1)(PPH3)2(CO)Cl(1) + Quinolin-8-ol(HQ)  Ru(RL2)(PPH3)2(CO)(Q) (3) Trong đó: RL1: C6H2O-CHNHC6H4R (p)-3-Me-5

RL2: C6H2OH-CHNC6H4R (p)-3-Me-5

R: Me, OMe, Cl

Hình 1.10: Công thức cấu tạo Ru(RL 1 )(PPH 3 ) 2 (CO)Cl (1); Quinolin-8-ol (2)

Với R = Me, phức chất được tổng hợp như sau: Hòa tan 0,109 mmol chất (1) trong 40ml CH3OH, ta được dung dịch 1 Dung dịch 2 tạo thành khi cho 0,331mmol HQ trong 20ml CH2Cl2 Cho từ từ dung dịch 1 vào dung dịch 2, khuấy hỗn hợp phản ứng trong 4h, dung dịch màu tím chuyển vàng Bay hơi dung môi được chất rắn màu vàng, rửa kết tủa bằng CH3OH Kết tinh lại trong dung môi

CH2Cl2 : C6H14 (theo tỉ lệ 1:3) thu được phức chất 3 Hiệu suất 86%

Bằng phương pháp IR, UV-Vis, phân tích hàm lượng nguyên tố,thành phần và cấu trúc của phức chất 3 được xác định như sau (Hình 1.11)

Hình 1.11: Phức chất

Năm 2008, nhóm nghiên cứu người Pháp đã chuẩn bị và nghiên cứu phức vòng càng mới của poly-8-Hydroxyquinolin dùng làm chất kháng virut Alzheimer [15]

Các phối tử được sử dụng có cấu tạo như sau:

Hình 1.12: Các phối tử

Khả năng tạo phức của Cu(II), Zn(II) với phối tử bis-8-hydroxyquinolin (L là phối tử (3) trong hình 1.4) trong dung môi CH3OH, ở pH = 7,4 đã được nghiên cứu bằng phương pháp phổ hấp thụ electron So sánh phổ của phối tử

và phổ của dung dịch khi tăng dần tỉ lệ M(II)/L từ 0 đến 1 cho thấy các vân hấp thụ từ 248 ÷ 262nm có sự dịch chuyển về phía bước sóng ngắn (bước chuyển ππ*) Đồng thời trên phổ xuất hiện thêm các vân hấp thụ trong khoảng 374 ÷ 420nm là do bước chuyển dd Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng tạo phức của Cu(II), Zn(II) với phối tử L tốt nhất là 1:1

từ dung dịch Cu(OAc)2 thu được phức (27), nhưng khi dùng CuCl2 và CH3OH thì lại tạo ra phức chất (29)

Khi cho Cu(OAc)2 tương tác với phối tử L sau đó kết tinh lại bằng CH3OH thu được phức chất (27) Cấu trúc của phức chất này được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể, đây là phức chất đime, trong đó Cu

liên kết với phối tử thông qua nguyên tử N và O, còn 1 nguyên tử O của đầu kia của phối tử L làm cầu nối (hình 1.4)

Nếu cho phối tử L tương tác với CuSO4 trong dung môi DMF thì tác giả thu được phức chất (28) là một phức chất đơn nhân, cấu trúc của phức này được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (Hình 1.13)

Hình 1.13: Cấu trúc phức chất (27), (28), (29), (30)

Khi cho phối tử L hoà tan trong CH3OH và thêm từ từ dung dịch CuCl2

vào theo tỉ lệ 1 :1 thì thu được phức chất 29, đây là một phức đơn nhân (hình 1.14) Phức chất của Zn(II) với phối tử L được thực hiện trong hỗn hợp dung môi H2O/DMSO thu được phức chất (30) Cấu trúc của phức chất này cũng được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, nhưng trong đó Zn có số phối

trí là 5 (Hình 1.9)

Năm 2009, nhóm nghiên cứu [17] đã công bố công trình tổng hợp phức chất của Cu(II) với dẫn xuất Quinolin Kết quả nghiên cứu cho thấy phức chất có nhiều ứng dụng trong một số quá trình sinh học và môi trường Quá trình tạo phức phụ thuộc vào cả anion: Cl-, Br-, OAc-…

Hình 1.14: Cấu tạo phối tử L (hình a) và phức chất Cu-L (hình b)

Phức chất này được tổng hợp bằng cách cho Cu(ClO4)2.6H2O trong axteonitrin khô và dung môi axetonitrin : nước (tỉ lệ 95 : 5) tương tác với phối tử

L (Hình 1.14a) Bằng các phương pháp đo phổ khối, nhiễu xạ tia X, phổ UV-Vis, tác giả đã đưa ra được cấu trúc của phức chất này (Hình 1.14b) Trong phức chất này Cu2+ có phối trí 4 Phối tử L liên kết với ion trung tâm qua nguyên tử N chứ không phải qua nguyên tử O

 Năm 2011, nhóm tác giả Mohamed A.S Goher, Afaf K Hafez, Thomas C.W Mak [33] đã tổng hợp và nghiên cứu một phức chất mới của Cu (I) có chứa cấu trúc mới của ion [Cu2I3]- Đó là tris-(2-carboxyl quinoline) triiododicopper (I) monohydrate (kí hiệu là A)

Hình 1.15: Cấu trúc phân tử của phức chất A

Phức chất này được tổng hợp như sau: Hòa tan 0,485 gam Cu(NO3)2.3H2O (2 mmol) trong 15 ml H2O, có thêm dư axit L-(+)-ascorbic, sau đó thêm từ từ NaI, thấy xuất hiện kết tủa CuI NaI được cho thêm vào dung dịch đến khi hòa tan hết kết tủa, được dung dịch đồng nhất (1) Hòa tan 1,385 gam axit quialdic (8 mmol) trong 25 ml etanol nóng, nhỏ từ từ vào dung dịch (1) và đun nhẹ trong vài phút, thu được dung dịch đồng nhất màu vàng cam Để bay hơi từ từ, sau vài ngày, xuất hiện các tinh thể màu vàng A Lọc, thu tinh thể A

Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, các tác giả đã xác định được cấu trúc tinh thể của phức chất này (Hình 1.15)

Năm 2001, Matsyas Czugler, Renate Neumann, Edwin Weber [31] bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đã xác định được cấu trúc tinh thể các phức chất của Zn(II), Cd(II) với phối tử 2-nonyl-8-hydroxylquinoline (LH1) và 7-nonyl-8-hydroxylquinaline (LH2) Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X độ dài liên kết, góc liên kết trong các tinh thể phức chất đã được xác định (Hình 1.16, 1.17) Kết quả đo cho thấy phức chất của Zn với phối tử LH1 và Cd với phối tử LH2

là phức chất hai nhân trong đó nguyên tử kim loại trung tâm có số phối trí 5 Công thức tổng quát là M2L2 Trong khi đó phức chất của Zn với phối tử LH2

là phức chất đơn nhân, số phối trí 4 và có công thức phân tử là ML2