Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat : Luận văn ThS. Khoa học vật chất: 604401

DANH MỤC CÁC HÌNH 1.2 Sơ đồ cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon 1.5 Mô hình tạo phức 3 càng và một số phức chất 3 càng của 1.13 Hai phương pháp điều chế phức hợp kim

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Hồng Hạnh

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT

TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT HỖN HỢP CỦA PALAĐI(II) CHỨA PHỐI TỬ THIOSEMICARBAZONAT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Hồng Hạnh

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT

TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT HỖN HỢP CỦA PALAĐI(II) CHỨA PHỐI TỬ THIOSEMICARBAZONAT

Chuyên ngành : Hóa vô cơ

Mã Số : 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HDC: TS Nguyễn Thị Bích Hường

Hà Nội - 2018

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Bích Hường, PGS.TS Trịnh Ngọc Châu đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Em cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hùng Huy, TS Nguyễn Chiến Thắng đã giúp đỡ, hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu cấu trúc của các phức chất bằng phương pháp x ray đơn tinh thể để em có thể hoàn thành luận văn này

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo và các cô chú kĩ thuật viên trong bộ môn Hóa Vô Cơ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình làm thực nghiệm tại bộ môn Hóa vô cơ

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và người thân đã tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này

Hải Dương, Ngày 02 tháng 05 năm 2018 Học viên

Trần Hồng Hạnh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Khả năng tạo phức của Palađi (II) 2

1.2 Giới thiệu chung về thiosemicacbazon 3

1.2.1 Giới thiệu chung 3

1.2.2 Phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp 3

1.3 Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức của chúng 7

1.4 Giới thiệu về cacben 10

1.4.1 Định nghĩa cacben 10

1.4.2 Phân loại và điều chế 11

1.4.3 Cacben kim loại chuyển tiếp và phức chất của chúng 12

1.4.4 Một số ứng dụng của cacben và phức của chúng 14

1.5 Các phương pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc phối tử và phức chất 16

1.5.1 Phương pháp phổ khối lượng 16

1.5.2 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 17

1.5.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton 18

1.5.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể 19

1.6 Phương pháp thăm dò hoạt tính sinh học về khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư của phức chất 20

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 22

2.1 Hóa chất và phương pháp nghiên cứu 22

2.1.1 Hóa chất 22

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.2 Kỹ thuật thực nghiệm 23

2.2.1 Các điều kiện ghi phổ 23

2.2.2 Tổng hợp phối tử và phức chất 23

2.2.3 Kết tinh lại phức chất 25

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

3.1 Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng 26 3.2 Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại – 30 3.3 Kết quả nghiên cứu phổ cộng hưởng từ proton của các phức chất 35 3.4 Kết quả phân tích cấu trúc các phức chất bằng phương pháp nhiễu xạ tia

X đơn tinh thể 39 3.5 Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng tế bào ung thư của các phức chất 46 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Công thức phân tử, khối lượng mol phân tử và tỷ số m/z của các

3.9 Độ dài liên kết và góc liên kết giữa một số nguyên tử trong phức

3.11 Độ dài liên kết và góc liên kết giữa một số nguyên tử trong phức

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.2 Sơ đồ cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon

1.5 Mô hình tạo phức 3 càng và một số phức chất 3 càng của

1.13 Hai phương pháp điều chế phức hợp kim loại với N-cacben dị

1.17 Cấu tạo ba loại thuốc ngừa ung thư từ Pt được sử dụng trên toàn

1.18 Cấu tạo của phức chất mono – NHC (1) và phức bis – NHC (2) 15

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

Hàng năm có đến hàng trăm công trình nghiên cứu về thiosemicacbazon và các phức chất của chúng được công bố bởi các nhà khoa học trong và ngoài nước Các phức chất của thiosemicacbazon còn được quan tâm nghiên cứu bởi sự phong phú về cấu tạo và khả năng tạo phức khác nhau của chúng Các nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon và phức chất của chúng, nghiên cứu cấu tạo của phức chất bằng các phương pháp hóa lý hiện đại và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng Hầu hết các nghiên cứu về hoạt tính sinh học đều hướng tới việc tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác như không độc, không gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho các tế bào lành để dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và động vật nuôi

Chính vì vậy đề tài “Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat”

rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nội dung nghiên cứu tập trung vào các vấn đề sau:

1 Tổng hợp các phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat

2 Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp vật lý: phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phương pháp phổ khối lượng, phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1

H, phương pháp phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X đơn tinh thể

3 Thử khả năng ức chế sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư gây bệnh trên người của các phức chất tổng hợp được

Hy vọng rằng các kết quả thu được sẽ góp phần nhỏ dữ liệu vào việc nghiên cứu phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khả năng tạo phức của Palađi (II)

Ion Pd2+ có cấu hình electron 1s22s22p63s23p6 3d104s24p64d8, 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

như ion phức [Pd(ĐMG)2OH] (ĐMG: đimetyl glioxim) có số phối trí 5 với cấu trúc

tháp đáy vuông hình thành khi palađi đimetylglioxim tan trong môi trường kiềm

Hình 1.1 : Một số phức chất của Pd (II)

1.2 Giới thiệu chung về thiosemicacbazon

1.2.1 Giới thiệu chung

Thiosemicacbazon là sản phẩm của phản ứng ngưng tụ giữa thiosemicacbazit hay sản phẩm thế của nó với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất theo

1.2.2 Phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp

Hoá học phức chất của các kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazon bắt đầu phát triển mạnh sau khi Domagk nhận thấy hoạt tính kháng khuẩn của một số thiosemicacbazon Để làm sáng tỏ cơ chế tác dụng ấy của thiosemicacbazon người

ta đã tổng hợp các phức chất của chúng với các kim loại và tiến hành thử khả năng kháng khuẩn của các hợp chất tổng hợp được [13, 20, 22, 26, 37]

Phức chất của thiosemicacbazon sở dĩ cũng được quan tâm nghiên cứu nhiều

bởi tính đa dạng của các hợp chất cacbonyl Nó cho phép thay đổi trong một giới

hạn rất rộng bản chất các nhóm chức cũng như cấu tạo hình học thiosemicacbazon

Các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại Các

thiosemicacbazon không có các nhóm tạo vòng ở phần hợp chất cacbonyl thì

thường thể hiện như những phối tử 2 càng [7, 10, 35]

dạng thion dạng thiol tạo phức

Hình 1.3: Sơ đồ mô hình tạo phức của thiosemicacbazon hai càng

N

N S

S

NH O

C H

N

N S S NH

Pt

O C H

Phức chất của Pt(II) với N(4)-phenyl

thiosemicacbazon furanđehit thiosemicacbazon axetophenon Phức chất của Cu(II) với

Hình 1.4: Phức chất của thiosemicacbazon hai càng

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-hiđrazin (N(1)) qua hai hay ba

nguyên tử trung gian thì khi tạo phức phối tử này thường có khuynh hướng thể hiện

như một phối tử ba càng với bộ nguyên tử cho là D, N(1)

, S Một số phối tử loại này là các thiosemicacbazon hay dẫn xuất thiosemicacbazon của salixylanđehit, isatin, axit

pyruvic, axetylaxeton ….Trong phức chất của chúng với các ion kim loại Cu2+, Ni2+,

Pt2+….phối tử này tạo liên kết với bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành

vòng 5 hoặc 6 cạnh [4, 7, 15] Mô hình tạo phức của các phối tử thiosemicacbazon ba

càng và các ví dụ cụ thể đã được các tác giả [1] xác định như sau:

Hình 1.5: Mô hình tạo phức 3 càng và một số phức chất 3 càng của

thiosemicacbazon

Tương tự hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối trí (D), các thiosemicacbazon axetypyriđin, 2 - benzoylpyriđin…[14, 24, 40] trong cấu trúc phân tử của hợp chất cacbonyl trong vòng pyriđin có một nguyên tử N có khả năng tham gia phối trí, khi tham gia tạo phức phối tử này có khuynh hướng thể hiện như một phối tử ba càng với bộ nguyên tử N, N(1)

, S Trong các công trình nghiên cứu [28, 40, 41] tác giả đã tổng hợp một số kim loại như Zn(II), Co(III), Co(II), Mn(II), Fe(III), Ga(III) với thiosemicacbazon 2-axetylpyriđin

Phức chất vuông phẳng của Pt(II)

với thiosemicacbazon salixylanđehit

Phức vuông phẳng của Cu(II) với thiosemicacbazon isatin

N N

S

NH2

M D

a)

N N

S

NH2H

M D

a')

hoÆc

Phức chất vuông phẳng của Ga(III) với

Các thiosemicacbazon bốn càng thường được điều chế bằng cách ngưng tụ hai phân tử thiosemicacbazit với một phân tử đicacbonyl: các phối tử 4 càng loại này có

bộ nguyên tử cho là: N, N, S, S và cũng thường có cấu tạo phẳng, do đó chúng chiếm bốn vị trí trên mặt phẳng xích đạo

Hình 1.7: Sơ đồ tạo thiosemicacbazon 4 càng

Như vậy, tuỳ thuộc vào số lượng nhóm tạo vòng trong các phân tử thiosemicacbazon người ta có thể chia chúng thành các loại phối tử 2 càng, 3 càng

và 4 càng hay 5 càng [12, 25] các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại

Phức của Zn(II) với

glyoxal-bis(4-metylthiosemicarbazone)

Phức chất của Co(II) với bis(N(4)-phenyl thiosemicacbazon)-2,6

–điaxetylpyriđin Hình 1.8: Phức chất 4 càng và 5 càng của thiosemicacbazon

Trong một số ít trường hợp do khó khăn về mặt lập thể hay do những nguyên nhân khác, các thiosemicacbazon thể hiện là phối tử 1 càng N(1) hay S [30, 31]

Phức chất của Cu(II) với N(4)-phenyl

thiosemicacbazon 2 – benzoylpyriđin

Phức chất của Pd(II) với N(4)-etylthiosemicacbazon 2-hyđroxiaxetophenon Hình 1.9: Phức chất của thiosemicacbazon một càng

1.3 Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức của chúng

Thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp luôn nhận được sự quan tâm đặc biệt bởi hoạt tính sinh học của nó Hiện nay người ta có xu hướng nghiên cứu các phức chất trên cơ sở thiosemicacbazon với

mong muốn tìm kiếm được hợp chất có hoạt tính sinh học cao, ít độc hại để sử dụng trong y dược

Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởi Domagk Khi nghiên cứu các hợp chất thiosemicacbazon ông đã nhận thấy một số các hợp chất thiosemicacbazon có hoạt tính kháng khuẩn Sau phát hiện của Domagk, hàng loạt các công trình nghiên cứu của các tác giả [12, 17, 18, 20, 33] cũng đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng Tác giả [10] cho rằng tất cả các thiosemicacbazon của dẫn xuất thế ở vị trí para của benzanđehit đều có khả năng diệt vi trùng lao Trong đó p-axetaminobenzandehit thiosemicacbazon (thiaceton-TB1) được xem là thuốc chứa bệnh lao hiệu nghiệm nhất hiện nay:

NH C C

Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyridin-3, 4-etylsunfobenzandehit (TB3) và pyriđin-4 cũng đang được sử dụng trong y học chữa bệnh lao Thiosemicacbazon istatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát trùng Thiosemicacbazon của monoguanyl hidrazon có khả năng diệt khuẩn gam dương… 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 Phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [35]

Các tác giả [13, 20] đã nghiên cứu và đưa ra kết luận cả phối tử và phức chất Pd(II) với 2-benzoylpyriđin N(4)-phenylthiosemicacbazon và Pd(II), Pt(II) với pyriđin 2 - cacbanđehitthiosemicacbazon đều có khả năng chống lại các dòng tế bào ung thư như MCF-7, TK-10, UACC-60, trong số các phức chất đó thì phức của Pd(II) với 2-benzoylpyriđin N(4)-phenylthiosemicacbazon có giá trị IC50 (nồng độ

ức chế tế bào phát triển một nửa) thấp nhất trong 3 dòng được chọn nghiên cứu

Ở Việt Nam, các hướng nghiên cứu gần đây cũng tập trung nhiều vào việc thử hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng với kim loại chuyển tiếp như Cu, Mo, Ni, Pt, Pd… [1, 4, 7, 10] Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm

dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon salixylanđehit (H2thsa), thiosemicacbazon istatin (H2this) và phức chất của chúng Kết quả đều cho thấy khả năng ức chế sự phát triển khối u của cả 2 phức chất Cu(Hthis)Cl và Mo(Hthis)Cl đem thử các phức chất này đều giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng

số tế bào, từ đó làm giảm chỉ số phát triển của khối u Khả năng ức chế tế bào ung thư Sarcomar TG180 trên chuột trắng Swiss của Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hthis)Cl là 36,8%

Tiếp sau đó, các tác giả [4] đã tổng hợp các phối tử và phức chất của Pd (II) với một số thiosemicacbazon và dẫn xuất thiosemicacbazon Kết quả cho thấy các phức chất của Pd(II) với thiosemicacbazon benzanđehit (Hthbz), 4-metyl thiosemicacbazon benzanđehit (Hmthbz), 4-phenyl thiosemicacbazon benzanđehit (Hpthbz), thiosemicacbazon pyruvic (H2thpy), 4-metyl thiosemicacbazon pyruvic (H2mthpy), 4-phenyl thiosemicacbazon pyruvic (H2pthpy) Bước đầu đã thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số phối tử và phức chất trên 7 chủng vi khuẩn thuộc cả hai loại gram (+) và gram (-) Kết quả cho thấy phức chất Pd(mthpy)NH3 có khả năng diệt khuẩn đối với một số chủng vi khuẩn đem thử Hơn nữa, tiếp nối đề tài nghiên cứu, phức chất của Cu(II) và Zn(II) với thiosemicacbazon benzađehit và dẫn xuất thế N(4)- phenyl của nó đã được tổng hợp thành công và kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm cho thấy phức chất có khả năng kháng vi sinh vật đem thử tốt hơn so với phối tử và ion kim loại tự

do Trong đó có phức chất của Cu(pthbz)2 có khả năng kháng được 3/7 chủng khuẩn

và nấm đem thử với chỉ số IC50 và MIC khá nhỏ

Đặc biệt tác giả [10] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất giữa Co(II), Ni(II), Cu(II) với các thiosemicacbazon trong đó phần đóng góp của hợp chất cacbonyl có nguồn gốc tự nhiên như octanal, campho, xitronenlal, mentonua Trong số các phối tử và phức chất nghiên cứu hoạt tính sinh học thì phức

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

Bên cạnh đó, một số thiosemicacbazon còn 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 2-axetylpyriđin với N(4)-metylthiosemicacbazon,N(4)-phenylthiosemicacbazon 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% Nói chung, sự ức chế ăn mòn tăng lên theo nồng độ các thiosemicacbazon [15, 24, 26]

Ngoài khả năng tạo phức tốt, các 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-hiđroxi 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 [37]

1.4 Giới thiệu về cacben

1.4.1 Định nghĩa cacben

Hợp chất cacben bao gồm các nguyên tử cacbon với sáu electron hóa trị

Công thức chung là R- (C:) - R' hoặc R = C:

Cacben có thể tồn tại ở trạng thái singlet hoặc triplet [31] Hai electron không liên kết trong cacben singlet chiếm quỹ đạo σ với hướng spin song song

và quỹ đạo pπ trống Ngược lại, cả obitan σ và pπ trong trạng thái triplet bị chiếm bởi hai electron không liên kết với hướng quay spin song song [29]

Hình 1.10: Cấu trúc điện tử của cacben

Cacben đã từng được biết đến như những chất trung gian phản ứng rất mạnh cho tới khi Arduengo và các cộng sự đã tổng hợp và điều chế ra hợp chất cacben đầu tiên là N-heteroxyclic cacben (NHC) vào năm 1991 [11]

Hình 1.11: Sơ đồ tổng hợp N-heteroxyclic cacben

1.4.2 Phân loại và điều chế

N- cacben dị vòng là một loại cacben singlet có cacbon cacben được kết hợp với một bộ khung có chứa nguyên tố nitơ Có ba loại N - cacben dị vòng chính , đó

là benzimidazolin-2-yliden, imidazolin-2-yliden và imidazolidin-2-yliden

Hình 1.12: Ba loại N-cacben dị vòng chính

N-cacben dị vòng được biết đến là phối tử σ cho mạnh mẽ, trong đó khả năng π nhận lại rất ít [32,35,36] Chính vì vậy các nhà khoa học đã và đang dành nhiều thời gian nghiên cứu về khả năng tạo phức của N-cacben dị vòng với một số ion kim loại Trong đó, hai phương pháp quan trọng để điều chế phức chất kim loại với N-cacben dị vòng là phản ứng của muối azoli với một số kim loại thích hợp

[37,42] và phương pháp chuyển từ phức chất của bạc với N – cacben dị vòng [38,39] (Hình 1.4)

Hình 1.13: Hai phương pháp điều chế phức hợp kim loại với N-cacben dị vòng

Các tính chất của N - cacben dị vòng có thể thay đổi bằng cách thay thế nguyên tử N và các nguyên tử trong bộ khung tạo nên sự đa dạng trong hóa học phức chất của cacben [21]

1.4.3 Cacben kim loại chuyển tiếp và phức chất của chúng

Cacben kim loại chuyển tiếp là một hợp chất hữu cơ mà trong hợp phần của

nó gồm kim loại chuyển tiếp và một phối tử cacben hóa trị II [34] (Hình 1.5)

Hình 1.14: Phức chất kim loại cacben đầu tiên (muối đỏ Chugaev)

Tác giả Mihai S Viciu đã tổng hợp phức cacben [Pd(Ipr)Cl2]2 và nghiên cứu khả năng xúc tác của nó trong các phản ứng của amin có aryl clorua và bromua Kết quả cho thấy phản ứng không bị ảnh hưởng bởi oxy và nước và vì vậy có thể thực hiện phản ứng amin hóa trong không khí và trong các dung môi không pha loãng[46]

Hình 1.15: Cấu trúc tia X của phức chất [Pd(Ipr)Cl 2 ] 2

Tuy nhiên, trong một số trường hợp phối trí lại được thực hiện qua nguyên

tử N Ví dụ, tác giả Bidyut kumar Rana đã tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của phức chất Pd(II) của N-cacben dị vòng với phối tử Bazơ schiff Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng phức chất có cấu trúc vuông phẳng và tạo cầu phối trí thông qua các nguyên tử

N[18] (Hình 1.7)

Hình 1.16: Sơ đồ tổng hợp phức chất cacben Pd(II) với phối tử Bazo Schiff

1.4.4 Một số ứng dụng của cacben và phức của chúng

Hóa trị, cùng với phẫu thuật và xạ trị, là các phương pháp được sử dụng rộng rãi trong quá trình điều trị ung thư Sau khi được Rosenberg và cộng sự nghiên cứu

và phát hiện, cisplatin hoặc cis-diamminedichloroplatinum (II) (DDP) được coi là bước ngoặt trong cuộc chiến với bệnh ung thư Tuy nhiên, các phản ứng phụ nghiêm trọng ảnh hưởng đến thận, thần kinh … phức tạp và đôi khi hạn chế các ứng dụng của DDP Trước đây chỉ có 3 loại thuốc chống ung thư từ Platin được chấp nhận trên toàn thế giới

Hình 1.17 : Cấu tạo ba loại thuốc ngừa ung thư từ Pt được sử dụng trên toàn

thế giới

Tuy nhiên, cho đến ngày hôm nay, không có thuốc chống ung thư không chứa

Pt nào đã thành công trong suốt quá trình phát triển lâm sàng

Để khắc phục những hạn chế của thuốc đem lại điều trị ung thư, các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu chế tạo các loại thuốc chữa bệnh ung thư nhằm hạn chế tối đa những tác dụng phụ mà thuốc đem lại Một trong những phức chất được quan tâm, nghiên cứu là phức chất của cacben với các kim loại chuyển tiếp Sự quan tâm nghiên cứu này xuất phát từ hoạt tính sinh học của nó, đặc biệt là khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư Là thuốc chống ung thư tiềm năng, phức chất cacben kim loại trở nên phổ biến gần đây và đang phát triển rất nhanh ở tất cả các lĩnh vực nghiên cứu.Khả năng chống di căn của phức chất mono NHC và bis – NHC cacben của Pd (II) đã được Panda và Ghosh và các cộng sự công bố trên

“The Royal Society of Chemistry 2012”

Trong đó, Pd (II) – bis – NHC là một chất ức chế hiệu quả sự gia tăng các tế bào ung thư tăng gấp 2- 20 lần so với DDP Tất cả các công bố liên quan đến đặc tính chống ung thư của phức chất cacben kim loại, kể cả các công bố quan trọng và

mới lạ trong hai năm qua - đã khẳng định giá trị của phức chất cacben kim loại Với mỗi một kim loại được nghiên cứu, một số phức chất cacben kim loại của chúng có khả năng gây độc tế bào cao hơn cisplatin.

1.5 Các phương pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc phối tử và phức chất

1.5.1 Phương pháp phổ khối lượng

Phương pháp phổ khối lượng 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 tương đối chính xác phân tử khối của hợp chất [2, 9]

Cơ sở của phương pháp 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 e dùng khí trợ giúp (PAESI)… Các phương pháp này đều có những ưu, nhược điểm riêng Tuy nhiên, trong số các phương pháp trên, phương pháp bụi electron là 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 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

Khi trong phức chất nghiên cứu chứa nguyên tử của các nguyên tố có nhiều đồng vị thì pic ion phân tử sẽ tồn tại dưới dạng một cụm pic của các pic đồng vị Cường độ tương đối giữa các pic trong cụm pic đồng vị cho ta thông tin để xác nhận thành phần phân tử của 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 đánh giá sự tương quan giữa lý thuyết và thực nghiệm, từ đó có thể khẳng định công thức phân tử phức chất giả định là hợp lý hay không Việc tính toán lý thuyết được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm Isotope Distribution Calculator

1.5.2 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 cộng hoá trị 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 dưới đây [2, 9]:

1 2

Phổ hấp thụ hồng ngoại đã sớm được 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 các hợp chất thiosemicacbazon mà các tính toán lý thuyết để đưa ra các quy kết cụ thể còn gặp rất 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 [1, 7, 11, 21], 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 trong phối tử và có xu hướng chuyển dịch về phía số sóng thấp trong phức chất dải hấp thụ đặc trưng cho dao động của nhóm SH ở khoảng 2500 - 2700

cm-1 cũng không thấy xuất hiện trong các phức chất của thiosemicacbazon Dải dao động của nhóm CN và CNN cũng thay đổi trong một khoảng tương đối rộng từ

1500 - 1700 cm-1 và 1400 - 1500 cm-1, dải dao động của nhóm NN hấp thụ ở khoảng 1000 - 1100 cm-1, số sóng của các dải hấp thụ này thường có xu hướng giảm khi chuyển từ phối tử vào phức chất do N(1) tham gia tạo liên kết với ion kim loại trung tâm Nhóm NH2 đóng góp cùng với C=C tạo thành dải hấp thụ ở 1590-1620cm-1 và dải này thường thay đổi không đáng kế nếu nhóm NH2 không tham gia tạo phức Như vậy, từ sự thay đổi một số dải dao động đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại khi chuyển từ phối tử vào phức chất có thể đưa ra những nhận định ban đầu về mô hình tạo phức của phối tử nghiên cứu

1.5.3 Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton

Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton là một trong những phương pháp hiện đại 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 một 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 Hiệu mức năng lượng của hạt nhân từ không những phụ thuộc vào từ trường ngoài mà còn phụ thuộc vào chính lớp vỏ điện tử xung quanh hạt nhân đó Do đó 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 hợp chất hoá học

Các nghiên cứu [4, 6, 9, 28] đã chỉ ra rằng, phân tử thiosemicacbazon và phức chất của chúng đều không có nhiều proton nên việc quy kết các pic trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân tương đối dễ dàng Thông thường trong các hợp chất này, proton có mặt trong các nhóm NH, NH2, CH3, C6H5, CH2 và CH 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 benzen xuất hiện trong khoảng từ 6 - 8 ppm Proton của N(2)H cộng hưởng ở khoảng 10 - 11 ppm với pic singlet nhưng khi chuyển vào phức chất thì tín hiệu cộng hưởng của proton này bị biến mất Đây là bằng chứng cho việc thiol hóa các thiosemicacbazon trong quá trình tạo phức

1.5.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể

Phương pháp nhiều xạ tia X đơn tinh thể là một trong những phương pháp vật lý hiện đại nhằm xác định cấu trúc của các phân tử nhanh chóng và chính xác Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X được phát ra do sự tương tác giữa electron năng lượng cao và bia kim loại, có bước sóng trong khoảng 10-11 đến 10-8m nhiễu xạ trên mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại và cực tiểu nhiễu xạ Khi chiếu lên tinh thể một chùm tia X, mỗi nút mạng trở thành tâm nhiễu xạ và mạng tinh thể đóng vai trò như cách tử nhiễu xạ Trong đó phương pháp ảnh Laue thường được sử dụng để thực hiện nhiễu xạ đơn tinh thể Phương pháp ảnh Laue được thực hiện như sau: Giữ nguyên góc tới θ và thay đổi bước sóng λ để thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg (n2dhklsin, n được gọi là “bậc phản xạ”, θ là góc các tia nhiễu xạ và λ: bước sóng tia tới, d: khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử)

Khi nghiên cứu cấu tạo của các phối tử và phức chất của thiosemicacbazon bằng phương pháp nhiều xạ tia X đơn tinh thể sẽ thu được một số thông số như: hệ tinh thể, nhóm đối xứng không gian, số phân tử trong 1 ô mạng cơ sở, thông số

mạng, cấu trúc phân tử, các thông số về độ dài liên kết và góc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử Từ những thông số này giúp ta có thể kết luận được các vị trí phối trí của nguyên tử trong phân tử, dạng hình học của chất nghiên cứu Như khi các tác giả [16] nghiên cứu cấu tạo của các phức chất và đã đưa ra công thức cấu tạo của phức chất của của Pd(II) với bis(thiosemicacbazon) 2,5-hexanđion (hình 1.12) Với hệ phức này thì cấu trúc của phức chất được chỉ ra một cách rõ ràng nhất khi nghiên cứu nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Đó là sự tồn tại ở dạng cis, hai nguyên

tử S nằm cùng phía với mặt

phẳng vuông góc với mặt phẳng

của phức chất Bên cạnh đó là

các yếu tố về độ dài liên kết, góc

liên kết và kích thước của tinh

thể, kiểu mạng tinh thể…

Bên cạnh đó phương pháp

nhiễu xạ tia X còn áp dụng cho

việc xác định các cấu trúc phân

tử protein phức tạp tồn tại ở

dạng tinh thể Điều này có ý

nghĩa rất lớn đối với những nhà nghiên cứu sinh học và y học

1.6 Phương pháp thăm dò hoạt tính sinh học về khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư của phức chất

Phương pháp thử độ độc tế bào là phép thử nhằm sàng lọc, phát hiện các chất

có khả năng kìm hãm sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư ở điều kiện in vitro Các

dòng tế bào ung thư nghiên cứu được nuôi cấy trong các môi trường nuôi cấy phù hợp có bổ xung thêm 10% huyết thanh phôi bò (FBS) và các thành phần cần thiết khác ở điều kiện tiêu chuẩn (5% CO2; 37oC; độ ẩm 98%; vô trùng tuyệt đối) Tùy thuộc vào đặc tính của từng dòng tế bào mà thời gian cấy chuyển khác nhau Dung dịch tế bào phát triển pha loãng sẽ được sử dụng để thử độc tính

Hình 1.16: Phức chất của Pd(II) với bis(thiosemicacbazon) 2,5-hexanđion

Các dòng tế bào ung thư ở người được cung cấp bởi Bảo tàng giống chuẩn vi

sinh vật của Mỹ (American Type Culture Collection), viết tắt là ATCC gồm: KB

(Human epidermic carcinoma) - ung thư biểu mô; Hep-G2 (Hepatocellular

carcinoma) - ung thư gan; LU (Human lung carcinoma)- ung thư phổi và MCF-7

(Human breast carcinoma) - ung thư vú Trong đó dòng tế bào KB là dòng luôn luôn

được sử dụng trong mọi phép thử độ độc tế bào

Mẫu thử được pha loãng theo dãy nồng độ là 128; 32; 8;2 ;0,5 g/ml trong dung môi DMSO Bổ sung 200l dung dịch tế bào pha loãng nồng độ 3.104 tế bào/ml vào mỗi giếng (đĩa 96 giếng) trong môi trường RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute) cho các dòng tế bào Hep-G2, MCF-7, KB; môi trường DMEM

dịch tế bào 3.104 tế bào/ml, ủ ở 37oC/5% CO2 Sau 3 ngày thêm 50 l MTT dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, 1mg/ml pha trong môi trường nuôi cấy không huyết thanh) và ủ tiếp ở 37oC/4 giờ; loại bỏ môi trường, thêm 100 l DMSO lắc đều đọc kết quả ở bước sóng 540 nm trên máy quang phổ

(3-(4,5-Giá trị IC50 (50% inhibitor concentration - nồng độ ức chế 50%) được tính

dựa trên kết quả số liệu phần trăm kìm hãm sự phát triển của tế bào bằng phần mềm máy tính table curve