Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Tổng hợp và thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các phức chất Ni(II) với thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbzon isatin" pps

Thiosemicacbazon salixilandehyt, thiosemicacbazon isatin và phức NiII của chúng đã được tổng hợp và nghiên cứu bằng các phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phổ hồng ngoại, tử n

Tổng hợp và thăm dò hoạt tính kháng khuẩn

Phan Thị Hồng Tuyết(a), Nguyễn Hoa Du(a),

Ngô Thị Lan Phương(c)

Tóm tắt Thiosemicacbazon salixilandehyt, thiosemicacbazon isatin và phức Ni(II) của chúng đã được tổng hợp và nghiên cứu bằng các phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phổ hồng ngoại, tử ngoại và phân tích nhiệt Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn cho thấy các chất nghiên cứu đều có khả năng ức chế đối với các vi khuẩn Gram(+): Bacillus cereues (B.C) và Bacillus pumillus (B.P), hoạt tính của phức chất cao hơn các phối tử tương ứng

I Mở đầu

Thiosemicacbazit (CH5N3S) và các thiosemicacbazon đều là các chất có hoạt tính sinh học, có tác dụng kháng nấm kháng khuẩn, đồng thời có khả năng tạo phức khá mạnh.Trên thế giới đã có rất nhiều công trình được công bố về sự tạo phức của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon với các kim loại, các phức chất nói chung đều có hoạt tính sinh học cao hơn phối tử, một số phức chất không những có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn mà còn có tác dụng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư Đã có một số phức chất được sử dụng làm thuốc chữa bệnh, ví dụ: phức của thiosemicacbazit với mangan, kẽm và rất nhiều phức tương tự đã được nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng Trong bài báo này chúng tôi công bố kết quả tổng hợp các phức chất của Ni(II) với thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbazon isatin, thử hoạt tính kháng khuẩn của phức thu được với một số vi khuẩn Gram((+)

II.Thực nghiệm

II.1 Tổng hợp các phối tử và phức chất

II.1.1 Tổng hợp các phối tử

Thiosemicacbazon được tổng hợp từ thiosemicacbazit theo sơ đồ sau:

C + C C C

. Phản ứng trên xảy ra trong môi trường etanol- nước có axit axetic làm xúc tác Tổng hợp thiosemicacbazon salixilandehit

Hoà tan hoàn toàn 1,82gam thiosemicacbazit trong 90ml rượu etylic và 60ml

O

R

S

S

R

R -H O

NH

2

2

2

Nhận bài ngày 28/9/2005 Sửa chữa xong 01/12/2005

P T H Tuyết– N H Du – N T L Phương, Tổng hợp và thăm dò , tr 71-76

nước, cho từ từ 2,09 ml salixilandehit vào, khuấy khoảng 30 phút ở nhiệt độ phòng Kết tủa trắng từ từ xuất hiện, để yên khoảng 30 phút, lọc kết tủa, rửa bằng hỗn hợp rượu – nước, sau đó bằng ete và cho vào bình hút ẩm chứa P2O5 để làm khô Tổng hợp thiosemicacbazon isatin

Hoà tan hoàn toàn 441mg isatin vào 240ml rượu – nước (160ml nước, 80ml rượu etylic), hoà tan 273mg thiosemicacbazit trong 240ml rượu - nước Trộn đều

2 dung dịch, đun hồi lưu, cách thuỷ ở nhiệt độ 600C khoảng 90 phút, để yên ở nhiệt độ phòng khoảng 2 - 3 giờ, thấy xuất hiện kết tủa vàng sáng, hình kim Lọc kết tủa, rửa nhiều lần và cho vào bình hút ẩm chứa P2O5 để làm khô

II.1.2 Tổng hợp phức chất

Hoà tan hoàn toàn 0,001mol thiosemicacbazon salixilandehit (thiosemicacbazon isatin) vào 80ml rượu etylic, cho từ từ 50ml dung dịch nóng NiCl2 (chứa 0,001mol NiCl2) vào, khuấy đều, dùng dung dịch NaOH 1M để điều chỉnh pH đến khoảng

6 - 7, đun trên bếp cách thuỷ ở nhiệt độ 50 - 600C khoảng 1 - 2 giờ, cô dung dịch ở nhiệt độ khoảng 700C đến 1/2 thể tích ban đầu Để yên khoảng 2 - 3 giờ trong tủ lạnh, từ dung dịch tách ra các tinh thể phức Lọc lấy tinh thể, rửa nhiều lần và cho vào bình hút ẩm chứa P2O5 để làm khô

II.2 Xác định hàm lượng kim loại trong phức

Hàm lượng kim loại trong phức được xác định bằng phương pháp chuẩn độ complexon, thu được các kết quả ở bảng 1

II.3 Các phép đo

Quang phổ hấp thụ electron của các chất được đo trên máy quang phổ tử ngoại Shimadzu.2104PC, tại trung tâm kiểm nghiệm dược phẩm Nghệ An Các mẫu được pha trong dung môi etanol, nồng độ 10-5 ữ 10-4M ở pH 6 ữ 7

Phức rắn được tiến hành phân tích nhiệt trên máy Shimadu tại Viện Hoá học, với các đường DTG, TGA, DTA Tốc độ nâng nhiệt là 100C/phút, trong khoảng nhiệt độ 50 - 7000C trong môi trường không khí chất so sánh là Al2O3 Phổ hồng ngoại của các thiosemicacbazon và các phức chất được đo bằng phương pháp ép viên với KBr trên máy 4100 - Nicolet (FT-IR) trong vùng 4000 - 400cm-1, tại phòng hồng ngoại - Viện Hoá học

II.4 Thử hoạt tính kháng khuẩn của phối tử và các phức chất

Thiosemicacbazon và các phức chất được thử hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn thuộc nhóm Gram (+) là vi khuẩn BC (Baciluss Cereuss) và BP (Baciluss Pumiluss) Các chất được pha trong dung dich etanol - nước với nồng

độ 10-3M Thử nghiệm theo phương pháp khuyếch tán trong thạch tại phòng thí nghiệm của trung tâm kiểm nghiệm dược phẩm Nghệ An

III Kết quả và thảo luận

III.1 Thành phần và cấu trúc phức

Kết quả của phương pháp phân tích kim loại

Từ kết quả ở bảng 1 (trang 71) có thể cho rằng công thức phân tử phù hợp nhất của các phức thu được là [Ni(Hthsa)Cl] và [Ni(Hthis)Cl]

Bảng 1 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong phức

% kim loại

Lý thuyết

[Ni(Hthsa)Cl].nH2O 20,25 20,32 19,13 18,06 17,11 [Ni(Hthis)Cl].nH2O 18,50 18,70 17,68 16,77 15,95 ( Hthsa =C8H8ON3S, Hthis = C9H7ON3S )

Phương pháp phân tích nhiệt

Trên giản đồ phân tích nhiệt TGA, DTA thấy hình dạng phổ của phức và phối tử khác nhau chứng tỏ sự tạo phức đã xảy ra: nói chung sau khi tạo phức, phần hữu cơ thường bền hơn khi ở trạng thái tự do

Trên các giản đồ của phức đều có sự giảm khối lượng ở nhiệt độ khoảng 50

-1000C tương ứng với sự mất nước ẩm Tiếp theo là các quá trình toả nhiệt, tương ứng với các quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ Sản phẩm cuối cùng là NiO tương ứng với phần khối lượng còn lại của quá trình phân huỷ là 29,169% (ở phức [Ni(Hthsa)Cl]) và 25,091% ở phức [Ni(Hthis)Cl]

Các kết quả phân tích được đưa ra ở Bảng 2 và 3

Bảng 2 Phần trăm khối lượng các thành phần cấu tạo của [Ni(Hthsa)Cl] theo lý thuyết và thực nghiệm

Bảng 3 Phần trăm khối lượng các thành phần cấu tạo của [Ni(Hthis)Cl] theo lý thuyết và thực nghiệm

thuyết %m thực nghiệm Phân hủy và oxi hoá một phần C8H5NO 41.706 36.310 Phân hủy và oxi hoá C8H5NO; CH3N3Cl 71.156 68.619

Các kết quả rút ra từ phép phân tích nhiệt cho thấy phức không chứa nước kết tinh và có thành phần phù hợp với kết quả rút ra từ phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phổ hấp thụ electron

Phổ hấp thụ electron của phối tử và phức chất cho thấy hình dạng phổ của phối

tử và phức chất có sự khác nhau chứng tỏ sự tạo phức đã xảy ra và có thể gán một số dải hấp thụ đặc trưng trên phổ của chúng được đưa ra ở Bảng 4 (tr 74)

P T H Tuyết– N H Du – N T L Phương, Tổng hợp và thăm dò , tr 71-76

Bảng 4 Vị trí các dải hấp thụ (nm) trong phổ uv-vis của phối tử và phức

chất (đo trong etanol) λ = 200 ữ 600 nm

H2thsa {Ni(Hthsa)Cl} Qui gán H2this {Ni(Hthis)Cl} Qui gán

- 410 (vai 1) d-d (1A1g→1Eg) 437 d-d (1A1g→1Eg) Trên phổ của phối tử và phức chất các dải hấp thụ ở bước sóng 354nm và bé hơn thuộc bước chuyển nội bộ phối tử, các dải có bước sóng lớn ở vùng khả kiến chỉ xuất hiện ở phổ của các phức chất, đặc trưng cho sự chuyển d-d có thể qui kết các dải này cho bước chuyển 1A1g→1Eg trong trường vuông phẳng của phức Ni(II) Phương pháp phổ hồng ngoại

Trên cơ sở phân tích phổ hồng ngoại của phối tử và phức chất chúng tôi qui gán một số dải đặc trưng trên phổ hồng ngoại của phối tử và phức chất được đưa

ra ở bảng 5

Bảng 5 Một số tần số đặc trưng trong phổ hồng ngoại của H2thsa, H2this và

phức chất

C C

NH +ν =

δ

2

νC=N νC=S νNi-N νNi-O

Dải hấp thụ của nhóm SH ở gần 2570 cm-1 không thấy xuất hiện trên phổ của H2thsa, nhưng có mặt dải hấp thu có tần số 3171cm-1 tương ứng với dao động hoá trị của nhóm NH, chứng tỏ ở trạng thái rắn H2thsa tồn tại ở dạng thion Dải hấp thụ của nhóm C=N ở 1537cm-1, trong phức bị dịch chuyển về vùng có tần số thấp hơn 10cm-1 chứng tỏ N của nhóm hiđrazin đã tham gia tạo phức, dải 556cm

-1 được gán cho liên kết N-Ni Dải hấp thụ của nhóm C=S ở 828 cm-1 bị dịch chuyển về vùng tần số thấp 807 cm-1 ở phổ phức chất chứng tỏ S đã tham gia tạo phức Dải ứng với tần số dao động hoá trị của nhóm OH ở 3444 cm-1 không xuất hiện ở trên phổ của phức chứng tỏ O đã tham gia tạo phức và dải hấp thụ ở 456cm-1 được gán cho liên kết Ni-O

Tương tự như vậy đối với trường hợp isatin và phức chất các dải hấp thụ của các nhóm có liên quan đến sự tạo phức đều có sự biến đổi Đồng thời trên phổ của phức xuất hiện một số dải hấp thụ ở vùng tần số thấp: 503 cm-1, 439cm-1 có thể gán cho dao động hoá trị của các liên kết N-Ni, Ni-O, Ni-S

Như vậy phổ IR của các phức chất và phối tử cho thấy sự tạo phức của các thiosemicacbazon xảy ra các nguyên tử S của nhóm C = S, N của nhóm hidrazin

và O của nhóm phenol (hoặc xeton) Trong phức với Ni(II) thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbazon isatin đều là các phối tử ba càng

Từ những dữ kiện của các phương pháp nghiên cứu trên chúng tôi đề nghị công thức cấu tạo và phương trình phản ứng tạo phức như sau:

III.2 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của phối tử và các phức chất Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn Gram(+)

được đưa ra ở Bảng 6

Bảng 6 Hoạt lực kháng khuẩn của các chất nghiên cứu

+ Dấu (-): không có tác dụng kháng khuẩn, Dấu (+): có tác dụng kháng khuẩn

+ Số lượng dấu (+) được đánh giá tương đối theo bán kính vòng tròn kháng khuẩn

Như vậy, các chất đem thử nghiệm đều có tác dụng ức chế đối với vi khuẩn B.C và B.P Hoạt lực kháng khuẩn của các thiosemicacbazon cao hơn hẳn thiosemicacbazit, của phức chất nói chung cao hơn các phối tử tương ứng Các phức chất có tác dụng ức chế đối với vi khuẩn B.C lớn hơn B.P

H 2 this

[Ni(Hthis)Cl]

OH

NH―C

NH2

HC=N

S

O

NH―C

NH2

HC=N

Ni Cl

S

Cl Ni C

C N

H

O

N=C N

NH2

S

C =N

C

N

H

O

NH2

S NH―C

P T H Tuyết– N H Du – N T L Phương, Tổng hợp và thăm dò , tr 71-76

IV Kết luận

Thiosemicacbazon salixilandehit, thiosemicacbazon isatin và phức chất Ni(II) của chúng đã được tổng hợp Bằng các phương pháp nghiên cứu: chuẩn độ complexon, phổ hấp thụ electron, phân tích nhiệt, phổ hồng ngoại cấu trúc của các chất đã được thiết lập Các phức Ni(II) thu được đều là vuông phẳng, trong

đó các phối tử đều thể hiện là phối tử ba càng liên kết được thực hiện qua nguyên tử S, N-hidrazin và O Kết quả này phù hợp với kết quả của một số công trình nghiên cứu về phức chất kim loại của các phối tử này [2, 3] Các chất đều có khả năng ức chế đối với hai loại vi khuẩn thử nghiệm, khả năng ức chế của phức chất cao hơn phối tử tự do

Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà, ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục, Hà Nội, 1999

[2] Dương Tuấn Quang, Luận án Tiến sĩ, Viên Hoá học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, 2002

[3] Marisa Belicchi Ferrari, Franco Bisceglie and et al Syntheis, Characterization and X-ray structures of new antiproliferative and proapoptotic natural aldehyde thiosemicarbazones and their nickel(II) and copper(II) complexes, Journal of Inorganic Biochemistry, 90 (2002), 113-126

[4] Rejane Lucia de Lima, Leticia Regina de Souza Teixeira, Nicke(II), copper(I) and copper(II) complexes of bidentate heterocyclic thiosemicarbazones, Journal Braz Chem Soc, Vol.10, N03 (1999), 184-188

SUMMARY Synthesizing and investigating biological activity

of Ni(II) complexes with salixilaldehyde Thiosemicacbazone

and isatin Thiosemicacbzone Isatin thiosemicarbazone, salixilaldehyde thiosemicarbzone and their Ni(II) complexes were synthesized and characterized by elemental analysis, IR and UV-Vis spectras and thermal analysis The investigating biological activity of the ligand and their complexes have been tested against the bacteria of Gram(+) group , Bacillus cereues (B.C) and Bacillus pumillus (B.P)

(a) Khoa Hoá học, Trường Đại học Vinh

(c) Trường THPT NGhi lộc I, Sở GD&ĐT Nghệ An