HỒ CHÍ MINH Trương Quốc Phú TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT CuII CHỨA QUINOLINE-3- CARBALDEHYDE-4-AMINYLTHIOSEMICARBAZONE LUẬN VĂN TH
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH
Trương Quốc Phú
TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC
TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA
QUINOLINE-3- CARBALDEHYDE-(4)-AMINYLTHIOSEMICARBAZONE
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Thành phố Hồ Chí Minh - 2016
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH
Trương Quốc Phú
TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC
TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA
QUINOLINE-3- CARBALDEHYDE-(4)-AMINYLTHIOSEMICARBAZONE
Chuyên ngành: Hóa Vô cơ
Mã số: 60 44 01 13
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS DƯƠNG BÁ VŨ
Thành phố Hồ Chí Minh - 2016
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Luận văn “ Tổng hợp và thăm dò khả năng gây độc trên tế bào ung thư của một số phức chất Cu(II) chứa Quinoline-3-carbaldehyde-(4)-aminylthiosemicarbazone” được thực hiện tại khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Dương Bá Vũ, người đã trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã chỉ đạo, theo dõi và động viên giúp tôi hoàn thành luận văn này
Xin cảm ơn thầy cô giáo, anh chị em cán bộ Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt nhất, giúp đỡ tôi hoàn thành các nhiệm vụ của luận văn
Cuối cùng và là vô cùng đó là lòng biết ơn không thể bày tỏ hết – dành cho gia đình – đã là chỗ dựa vững chắc về tinh thần và vật chất để tôi có thể hoàn thành giai đoạn học tập quan trọng này
Trương Quốc Phú
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, là kết quả nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS Dương Bá Vũ Các nội dung nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong đề tài này là khách quan, trung thực Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các bài báo trong và ngoài nước có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc đú ng quy đi ̣nh
Nếu có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình
Tác giả
Truong Quốc Phú
Trang 5MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình ảnh, đồ thị
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2
1.1 Tổng quan về thiosemicarbazone (TSC) 2
1.1.1 Cấu tạo chung TSC 2
1.1.2 Một số phương pháp tổng hợp dẫn xuất thế N(4)-thiosemicarbazone 3 1.1.3 Hoa ̣t tính của thiosemicarbazone 6
1.2 Tổng quan về phức chất của thiosemicarbazone 8
1.2.1 Cấu ta ̣o về phức chất của thiosemicarbazone 8
1.2.2 Tổng hợp phức chất thiosemicarbazone 10
1.2.3 Hoa ̣t tính của phức chất chứa thiosemicarbazone 12
1.3 Quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m hóa ho ̣c 14
1.3.1 Những khái niệm cơ bản của qui hoạch thực nghiệm 14
1.3.2 Vai trò của qui hoạch thực nghiệm trong hóa học 14
1.4 Tình hình nghiên cứu TSC và phức chất của TSC 16
1.4.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế 16
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 19
1.5 Mu ̣c tiêu, nô ̣i dung nghiên cứu 20
1.5.1 Mu ̣c tiêu 20
Trang 61.5.2 Nô ̣i dung nghiên cứu 20
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 22
2.1 Sơ đồ tổng hợp 22
2.2 Tổng hợp phối tử QTSC 23
2.2.1 Qui hoạch thực nghiệm tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde (QCl) 23
2.2.2 Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde (QO) 26
2.2.3 Tổng hợp N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide (MPT) 26
2.2.4 Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4-methylpiperidinyl) thiosemicarbazone (HL1) từ QCl và MPT 28
2.2.5 Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4-methyl piperidinyl)thiosemicarbazone (HL2) từ QO và MPT 29
2.3 Tổng hợp phức chất Cu(II) với các HL 30
2.3.1 Tổng hợp phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] từ Cu(II) và HL1 30
2.3.2 Tổng hợp phức chất [Cu(L2’)Cl2] từ Cu(II) và HL2 31
2.4 Phương pháp nghiên cứu thành phần và cấu trúc HL và phức chất MHL trong đó M là Cu(II) 32
2.4.1 Đo nhiệt độ nóng chảy 32
2.4.2 Phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR 32
2.4.3 Phổ hấp thu electron UV-Vis 32
2.4.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C-NMR 1D và 2D 32
2.4.5 Phổ khối lượng ESI MS 32
2.3.6 Phân tích nguyên tố EA 33
2.4.7 Phân tích nhiê ̣t TGA 33
Trang 72.5 Phương pháp thăm dò khả năng gây đô ̣c tế bào của HL và MHL trong đó
M là Cu(II) 33
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34
3.1 Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp QCl bằng quy hoạch thực nghiệm tâm xoay Box-Hunter 34
3.1.1 Ảnh hưởng của số mol DMF đến quá trình hình thành QCl 34
3.1.2 Quy hoạch thực nghiệm bậc 2 các yếu tố ảnh hường đến hiệu suất tổng hợp QCl 35
3.2 Điều kiện tổng hợp và một số đặc điểm hóa lý của các HL 42
3.3 Điều kiện tổng hợp và một số đặc điểm hóa lý của các phức chất MHL trong đó M là Cu(II) 44
3.3.1 Chọn điều kiện nhiệt độ phản ứng 44
3.3.2 Chọn điều kiện nồng độ các chất tham gia phản ứng 44
3.3.3 Chọn điều kiện thời gian phản ứng 44
3.3.4 Chọn điều kiện môi trường và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng 44
3.3.5 Một số điều kiện phản ứng và đặc điểm cơ bản ban đầu của các MHL 45
3.4 Phân tích FT-IR của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) 45
3.4.1 Dự đoán sơ bộ sự chuyển hóa các hợp chất trung gian trong quá trình tổng hợp các phối tử HL 45
3.4.2 So sánh đặc điểm các vân dao động nhóm chức của HL và MHL 48
3.4.3 Sự biến đổi các vân hấp thu đă ̣c trưng của MHL so với HL 50
3.5 Phân tích UV-Vis của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) 51
3.6 Phân tích NMR của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) 52
3.6.1 Cấu tạo các phối tử HL 53
3.6.2 Các kiểu phối trí xảy ra trong các phức MHL 58
Trang 83.7 Phân tích EIS MS của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) 64
3.7.1 Quy luật phân mảnh của các HL 65
3.7.2 Sự phân mảnh của các MHL 67
3.8 Phân tích EA của phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 73
3.9 Phân tích TGA của phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 74
3.10 Kết quả nghiên cứu khả năng gây độc tế bào u của các HL và MHL với M là Cu(II) 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
PHỤ LỤC 86
Trang 9DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
FT-IR : Phương pháp phổ hấp thu hồng ngoại biến đổi Fourier
UV-Vis : Phương pháp phổ hấp thu electron
1H-NMR : Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton
13C-NMR : Phương pháp phổ cộng hưởng tử carbon
COSY : Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-proton
HSQC : Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-carbon (1 nối) HMBC : Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-carbon (3 nối) ESI MS : Phương pháp phổ khối lượng (ion hóa bằng dòng electron) AcOH : Acetic acid
DMF : Dimethyl formamide
DMSO : Dimetfyl sulfoxide
EtOH : Ethanol
MPT : N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide
MHL : Phức chất cần tổng hợp
HL : Phối tử cần tổng hợp
QTSC : Thiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline
QCl : 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde
QO : 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde
TSC : Thiosemicarbazone
Trang 10DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Hiệu suất phản ứng với ba phương pháp tổng hợp khác nhau 4
Bảng 1.2 chỉ số IC50 của 6 hợp chất trong hình 1.3 7
Bảng 1.3 Chỉ số IC50 của L1, L2, [PtCl(L2)], [Pt(L2)2] và cisplatin với một số
dòng tế bào u (μM) 12
Bảng 2.1 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng số mol DMF đến QCl 24
Bảng 2.2 Các điều kiện khảo sát ảnh hưởng của n2, t và T đến hiệu suất tổng hợp QCl 25
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của số mol DMF đến quá trình hình thành QCl 34
Bảng 3.2 Các mức và khoảng biến thiên các yếu tố 35
Bảng 3.3 Các giá trị hằng số trong phương trình (*) tính các hệ số hồi qui 35
Bảng 3.4 Ma trận QHTN phương án quay bậc 2, ba yếu tố 36
Bảng 3.5 Độ lệch các giá trị hàm mục tiêu trong 20 thí nghiệm 39
Bảng 3.6 Một số đặc điểm hóa lý ban đầu của MT, MPT, QCl, QO, các HL 43 Bảng 3.7 Tóm tắt điều kiện phản ứng và hình thái phức chất MHL 45
Bảng 3.8 Tần số các vân dao động đặc trưng vùng 3400 – 2700 cm-1 49
Bảng 3.9 Tần số các vân dao động đặc trưng vùng 1700 – 400cm-1 49
Bảng 3.10 Các chuyển mức chủ yếu trên phổ UV-Vis của HL và MHL 52
Bảng 3.11 Đặc điểm proton và carbon trên phổ NMR của các HL 58
Bảng 3.12 Đặc điểm độ chuyển dịch proton của phức chất trên NMR 59
Bảng 3.13 Đặc điểm độ chuyển dịch carbon của các phức chất 60
Bảng 3.14 Số liệu tín hiệu ion phân tử của các HL 65
Bảng 3.15 Các mảnh ion cơ bản của các phối tử HL trên phổ ESI MS 67
Bảng 3.16 Các đồng vị xuất hiện trong các mẫu phức chất 68
Bảng 3.17 Các mảnh ion trên phổ ESI MS của các MHL 68
Bảng 3.18 Kết quả phân tích EA của Cu(L1’)2(H2O)2 73
Bảng 3.19 Kết quả sàng lo ̣c khả năng gây đô ̣c tế bào của HL1 và HL3 74
Trang 11DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THI ̣
Hình 1.1 Công thức cấu tạo chung của thiosemicarbazone 2
Hình 1.2 Cân bằng giữa hai dạng thioketone và thiol trong dung dịch 3
Hình 1.3 Một số thiosemicarbazone chứa isoquinoline và pyridine 6
Hình 1.4 TSC với dung lượng phối trí là 1 8
Hình 1.5 Cách phối trí thông thường của thiosemicarbazone 8
Hình 1.6 Kiểu phối trí chelate vòng bốn cạnh 9
Hình 1.7 TSC với dung lượng phối trí 3 9
Hình 1.8 TSC với dung lượng phối trí 4 9
Hình 1.9 Phức Pt(II) chứa pyridil bis-(N(4)-dipropylthiosemicarbazone) 10
Hình 1.10 Một số TSC chứa hợp phần dẫn xuất của benzene 10
Hình 1.11 Phối tử thiosemicarbazone 2-benzotlpyridine (TB) (a) và phức Zn(II)-TB (b) 10
Hình 1.12 Một số TSC được tổng hợp năm 2010 11
Hình 1.13 Phức của kẽm với pyridine-2-carbaldehyde thioserimicarbazone (a),Kẽm với (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one thiosemicarbazone (b), Kẽm với di-2-pyridylketone 4-cyclohexyl-4-methyl-3-thiosemicarbazone (c) 11
Hình 1.14 Một số phức Cu-TSC được ứng dụng trong y học 13
Hình 1.15 Qui trình tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde 15
Hình 1.16 Thiosemicarbazone pyridine-2-carbaldehyde (a) 17
và thiosemicarbazone (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one (b) 17
Hình 1.17 Cấu tạo của phối tử QMTSC và QPTSC 19
Hình 1.18 Xu hướng bán tổng hợp (a) citral 4-phenyl-3-thiosemicarbazone; 19 (b) 2-nitrophenyl- N(4)-[ent-kaurene-16β-methyl-19-oic] thiosemicarbazone 19
Hình 2.1 Sơ đồ chung của quá trình tổng hợp các phối tử HL 22
và các phức chất MHL 22
Hình 2.2 Phản ứng tổng hợp QCl 24
Trang 12Hình 2.3 Phản ứng tổng hợp QO 26
Hình 2.4 Phản ứng tổng hợp 27
Carboxy N-(4-methylpiperidinyl) dithiocarbamate 27
Hình 2.5 Phản ứng tổng hợp 28
N-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide ( MPT) 28
Hình 2.6 Phản ứng tổng hợp phối tử HL1 29
Hình 2.7 Phản ứng tổng hợp phối tử HL2 29
Hình 2.8 Phản ứng tổng hợp phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 30
Hình 2.9 Phản ứng tổng hợp phức chất [Cu(L2’)(Cl)2] 31
Hình 3.1 Ảnh hưởng của n2, t đển hiệu suất QCl tại 3 điểm T = 85, 90 và 95oC 40
Hình 3.2 Sơ đồ chung của quá trình tổng hợp phối tử các HL 42
Hình 3.3 Sơ đồ tổng quát qui trình tổng hợp các phức MHL 45
Hình 3.4 Phổ IR từ 3500-1500 cm-1 của (a) MPT; (b) QCl và QO 46
Hình 3.5 Cơ chế chuyển hóa QCl thành QO 47
Hình 3.6 Một số biến đổi cơ bản của các nhóm chức trên IR 47
của MPT, QCl so với HL1 ở vùng (a) 3800 – 2500 cm-1 và (b) 2000 – 1500 cm-1 47
Hình 3.7 Phổ IR của (a) HL1 và [Cu(L1’)2(H2O)2] ; (b) HL2 và [Cu(L2’)Cl2] 48
Hình 3.8 Phổ UV-Vis của các HL và MHL 51
Hình 3.9 Qui ước đánh số các proton và carbon 53
Hình 3.10 Một số tương quan chính giữa H và C trên HMBC 53
Hình 3.11 Phổ 1H-NMR (a) và 13C-NMR (b) của HL2 54
Hình 3.12 Cân bằng giữa các dạng cấu hình (a) 4-methylpiperidine 54
Hình 3.13 Một số tương quan chính trên HMBC (a, b) và HSQC (c) của HL2 55
Hình 3.14 Một số tương quan chính vùng trường cao của HL1 56
trên phổ HSQC (a) và HMBC (b) 56
Hình 3.15 Một số tín hiệu vùng trường thấp của HL1 57
Trang 13trên phổ HSQC (a) và HMBC (b) 57
Hình 3.16 Đặc điểm khác biệt trên phổ 1H-NMR của HL1 (a) 61
và [Cu(L1’)2(H2O)2] (b) 61
Hình 3.17 Cơ chế đề nghị cho quá trình đóng vòng phối tử HL1 dưới xúc tác ion Cu2+/EtOH/O2 62
Hình 3.18 Đặc điểm khác biệt trên phổ 1H-NMR 63
của HL2 (a) và [Cu(L2’)Cl2] (b) 63
Hình 3.19 Sơ đồ chuyển hóa nhóm chức trong HL2 63
Hình 3.20 Kiểu phối trí xảy ra trong phức chất [Cu(L2’)Cl2] 64
Hình 3.21 Phổ EIS MS của HL1 65
Hình 3.22 Sự phân mảnh chung của các phối tử trên phổ ESI MS 66
Hình 3.23 Các con đường phân mảnh khác nhau của HL2 66
Hình 3.24 Phổ (+)MS (a) và (-)MS (b) của [Cu(L1’)2(H2O)2] 70
Hình 3.25 Sơ đồ phân mảnh cơ bản của phức chất [Cu(L2’)Cl2] 71
Hình 3.26 Phổ (-)MS (a) và (+)MS (b) của [Cu(L2’)Cl2] 72
Hình 3.27 Giản đồ TGA của phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 74