Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học các phức chất của Zn(II), Cu(II) với thiosemicacbazon benzanđehit và dẫn xuất n(4) phenyl của nó

Trong phức chất của kim loạichuyển tiếp thì phức chất của chúng với các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càngtạo nên sự phong phú về số lượng, đa dạng về cấu trúc và tính chất, đặc biệt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-NGUYỄN THỊ QUYÊN

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II), Cu(II) VỚI THIOSEMICACBAZON BENZANDEHIT VÀ

DẪN XUẤT THẾ N(4) – PHENYL CỦA NÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Nguyễn Thị Quyên

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II), Cu(II) VỚI THIOSEMICACBAZON BENZANDEHIT VÀ

DẪN XUẤT THẾ N(4) – PHENYL CỦA NÓ

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã Số: 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS TS Trịnh Ngọc Châu

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trịnh Ngọc Châu, đã giao đề tài và đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Vô cơ

- Khoa Hóa học, BGH, Phòng sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu, các thầy

cô, anh chị em trong trường THPT Hoàng Quốc Việt - Bắc Ninh đã tạo điều kiện giúp đỡ và động viên em trong suốt khóa học.

Hà Nội, tháng 10 năm 2014Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Quyên

MỤC LỤC

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 thiosemicacbazon 4

1.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG 9

1.3 GIỚI THIỆU VỀ KẼM VÀ ĐỒNG 12

1.3.1 Giới thiệu chung 12

1.3.2 Khả năng tạo phức 13

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT 15

1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 15

1.4.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 17

1.4.3 Phương pháp phổ khối lượng 20

1.4.4 Phương pháp phổ hấp thụ electron (UV - Vis) 21

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 26

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 26

2.1.1 Phương pháp nghiên cứu 26

2.1.2 Hóa chất 26

2.1.3 Kỹ thuật thực nghiệm 27

2.2 TỔNG HỢP PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT 30

2.2.1 Tổng hợp các phối tử Hthbz, Hpthbz 30

2.2.2 Tổng hợp các phức chất 31

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong phức chất 34

3.2 Phổ hồng ngoại của các phối tử Hthbz, Hpthbz và các phức chất của chúng với Zn(II) và Cu(II). 34

3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C của các phối tử Hthbz và Hpthbz 39

3.4 Phổ cộng hưởng từ proton của các phức chất Zn(thbz)2 và Zn(pthbz)2 46

3.5 Phổ khối lượng của các phức chất M(thbz)2 và M(pthbz)2 (M: Zn(II) và Cu(II)) 48

3.6 Phổ hấp thụ electron của các các phối tử và các phức chất Cu(thbz)2 và Cu(pthbz)2

phối tử Hthbz, Hpthbz và phức chất của chúng với Zn(II), Cu(II)

3.3 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của Hth 403.4 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR của Hth 403.5 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của Hpth 413.6 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR của Hpth 413.7 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của bz 413.8 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR của bz 413.9 Quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H, 13C – NMR của các 45

phối tử Hthbz và Hpthbz

3.10 Quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của các phức 48

chất Zn(thbz)2 và Zn(pthbz)2

3.11 Khối lượng mol của các phức chất trong dãy M(thbz)2 và M(pthbz)2 50

theo công thức phân tử giả tưởng và thực nghiệm

3.12 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 51

trên phổ khối lượng của phức chất Zn(thbz)2

3.13 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 52

trên phổ khối lượng của phức chất Cu(thbz)2

3.14 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 52

trên phổ khối lượng của phức chất Cu(pthbz)2

3.15 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 53

trên phổ khối lượng của phức chất Cu(pthbz)2

3.16 Các cực đại hấp thụ trên phổ UV-Vis của phối tử và phức chất 553.17 Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 56

1.5 Phức chất của Zn(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon 14

3.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(pthbz)2 363.6 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(pthbz)2 363.7 Phổ cộng hưởng từ proton (chuẩn) của thiosemicacbazit (Hth) 373.8 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (chuẩn) của thiosemicacbazit (Hth) 373.9 Phổ cộng hưởng từ proton (chuẩn) của N(4) – phenyl 40

3.14 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hthbz 42

3.16 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hpthbz 433.17 Phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Zn(thbz)2 463.18 Phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Zn(pthbz)2 47

3.20 Phổ khối lượng của phức chất Cu(thbz)2 49

CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

MIC: nồng độ ức chế tối thiểu

MBC: nồng độ diệt hết khuẩn tối thiểu

MỞ ĐẦU

Việc nghiên cứu về phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon

và dẫn xuất của chúng đang thu hút nhiều nhà khoa học trên thế giới đặc biệt tronglĩnh vực hóa học, y sinh…Sau khi người ta phát hiện ra phức chất Cis platin[Pt(NH3)2Cl2] (năm 1960) có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thưthì rất nhiều nhà hóa học và dược học chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh họccủa các phức chất của các kim loại chuyển tiếp Trong phức chất của kim loạichuyển tiếp thì phức chất của chúng với các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càngtạo nên sự phong phú về số lượng, đa dạng về cấu trúc và tính chất, đặc biệt là cókhả năng tạo hệ vòng lớn có cấu trúc gần giống cấu trúc của các hợp chất trong cơthể sống được quan tâm nhiều hơn cả Điển hình cho loại phối tử như vậy làthiosemicacbazit và các dẫn xuất của nó Các phức chất của kim loại chuyển tiếpvới thiosemicacbazit và thiosemicacbazon có hoạt tính sinh học mạnh mẽ [6], [9],[17] Ngoài ra chúng còn dùng để tách và định lượng các ion kim loại trong hoáhọc phân tích Bên cạnh đó, phức của thiosemicacbazon cũng được sử dụng để làm tăngtính bám dính lên bề mặt của kim loại trong lĩnh vực mạ điện hoặc làm tác nhân ức chếquá trình ăn mòn, phá huỷ bề mặt kim loại trong thực tế

Ngày nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học,

kể cả hoạt tính chống ung thư của các phức chất thiosemicacbazon được đăng trêncác tạp chí Hóa học, Dược học, Y sinh học v.v như Polyhedron, InorganicaChimica Acta, Inorganic Biochemistry, European Journal of Medicinal Chemistry,Toxicology and Applied Pharmacology, Bioinorganic & Medicinal Chemistry,Journal of Inorganic Biochemistry v.v

Các công trình nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mớicác thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các ion kim loại, nghiên cứu cấutạo của các phức chất tạo thành bằng các phương pháp khác nhau và khảo sát hoạttính sinh học của chúng Mục tiêu của các nghiên cứu này là tìm kiếm các hợp chất

có hoạt tính sinh học cao, đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khácnhư không độc, không gây hiệu ứng phụ để dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và

vật nuôi v.v Ngoài ra, nhiều nhà khoa học còn hy vọng rằng khi số lượng đủ lớncác thiosemicacbazon khác nhau và phức chất của chúng được tổng hợp và thử hoạttính sinh học có thể cho phép rút ra những kết luận xác đáng về quan hệ cấu tạo -hoạt tính sinh học của các hợp chất loại này Từ đó tiến tới việc thiết kế, tổng hợpđịnh hướng các hợp chất có hoạt tính sinh học mong muốn.

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 Zn(II), Cu(II) với thiosemicacbazon benzanđehit

và dẫn xuất thế N(4) – phenyl của nó”

Bản luận văn tập trung giải quyết những vấn đề sau:

Tổng hợp 02 phối tử là thiosemicacbazon là thiosemicacbazon benzanđehit, N(4) phenyl thiosemicacbazon benzanđehit

Tổng hợp các phức chất của 02 phối tử trên với Zn(II) và Cu(II) là các kim loại chuyển tiếp Phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất

- Nghiên cứu các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ hấp thụ hồngngoại, phổ khối lượng, phổ UV - Vis, phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C để xácđịnh công thức phân tử, cách phối trí của các phối tử và công thức cấu tạo của cácphức chất

- Thử khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các phối tử và phức chất nhằm tìmkiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao làm đối tượng nghiên cứu tiếp theo trong y

và dược học

Chúng tôi cũng hy vọng rằng những kết quả thu được sẽ đóng góp một phầnnhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazon và lĩnh vựcnghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và hoạt tính sinh học của các hợp chất loạinày

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 THIOSEMICACBAZIT VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ

1.1.1 Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon

Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 181-183oC,

có công thức cấu tạo:

Trong đó các nguyên tử N(1), N(2), N(4), C, S nằm trên cùng một mặt phẳng

Ở trạng thái rắn, nguyên tử S nằm ở vị trí trans so với nhóm NH2 [1], [41] Khi thay

thế một nguyên tử hiđro của nhóm N(4)H2 bằng các gốc hiđrocacbon ta thu được các

dẫn xuất của thiosemicacbazit Ví dụ như: N(4)-metyl thiosemicacbazit, N(4)-allyl

thiosemicacbazit, N(4)-phenyl thiosemicacbazit…

Thiosemicacbazit hay các dẫn xuất của nó ngưng tụ với các hợp chất

cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất thiosemicacbazon theo sơ đồ:

(a)

(b)

3

Phản ứng này xảy ra trong môi trường axit, theo cơ chế AN Trong hai nhóm

NH2 của phân tử thiosemicacbazit, chỉ có nguyên tử N(1) là mang điện tích âm nênchỉ có nhóm N(1)H2 tham gia ngưng tụ với nhóm cacbonyl Phản ứng này dễ xảy rađến mức thường được ứng dụng để nhận biết và phát hiện các hợp chất cacbonyl[7]

1.1.2 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazon

Jensen là người đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất củathiosemicacbazit [1] Ông đã tổng hợp, nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazitvới đồng(II), niken(II), coban(II) và đã chứng minh rằng trong các hợp chất này,thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử lưu huỳnh và nitơ của nhómhiđrazin (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 di chuyển nguyên tử H từnhóm imin sang nguyên tử lưu huỳnh và nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại

Sự tạo phức xảy ra theo sơ đồ:

Phức dạng cis

Cấu hình dạng

trans của phối tử của phối tửCấu hình dạng cis

Phức dạng trans

Sơ đồ 1.2 Sự tạo phức của thiosemicacbazit

Sau Jensen, nhiều tác giả khác cũng đã đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về

sự tạo phức của thiosemicacbazit với kim loại chuyển tiếp khác Khi nghiên cứu phứcchất của thiosemicacbazit với niken(II) và kẽm(II) bằng phương pháp từ hoá, phươngpháp phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại các tác giả [27], [31] cũng đưa rakết luận liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với ion kim loại được thực hiện trực tiếpqua nguyên tử S và nguyên tử N - hiđrazin (N(1)), đồng thời trong

phức chất, phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis Kết luận này cũng đượckhẳng định khi các tác giả nghiên cứu phức của niken(II), palađi(II) vớithiosemicacbazit [20], [43] Chẳng hạn, trong phức chất Ni(th)2(H2O)2(NO3)2

(th:thiosemicacbazit), thiosemicacbazit tạo liên kết phối trí với ion kim loại qua hainguyên tử cho là N, S và phức chất này có cấu hình bát diện Trong đa số các trườnghợp, thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis và đóng vai trò như một phối tử haicàng Tuy nhiên, trong một số trường hợp, do khó khăn về hoá lập thể,thiosemicacbazit đóng vai trò như một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hìnhtrans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên tử S Một số ví dụ điển hình vềkiểu phối trí này là phức của thiosemicacbazit với Pd(II) hay Zn(II) [16], [30]

Như vậy, thiosemicacbazit thường có xu hướng thể hiện dung lượng phối tríbằng hai và liên kết được thực hiện qua nguyên tử S và N của nhóm hiđrazin Đểthực hiện sự phối trí kiểu này cần phải tiêu tốn năng lượng cho quá trình chuyểnphân tử từ cấu hình trans sang cấu hình cis và di chuyển nguyên tử H từ N(2) sangnguyên tử S Năng lượng này được bù trừ bởi năng lượng dư ra do việc tạo thêmmột liên kết và hiệu ứng đóng vòng [1]

Sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các phức chất thiosemicacbazontrở nên phong phú cả về số lượng và tính chất Tuỳ thuộc vào số lượng nhóm choelectron có trong phân tử mà các thiosemicacbazon có thể là phối tử 1 càng, 2 càng, 3càng Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiệndung lượng phối trí cực đại Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa thêm nhữngnguyên tử cho electron khác thì liên kết giữa phối tử và ion kim loại được thực hiện quacác nguyên tử cho là N(1), S của phần khung thiosemicacbazit và lúc đóthiosemicacbazon là phối tử hai càng [6], [9] Sự tạo phức xảy ra theo sơ đồ:

Sơ đồ 1.3 Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon hai càng

tạo phức

Cấu tạo của một số phức chất với thiosemicacbazon hai càng đã được đưa ra trong các công trình [6], [9], [10], [23] và sau đây là ví dụ:

Phức chất của Zn(II) với isatin - 3 – Phức chất của Cu(II) với

thiosemicacbazon thiosemicacbazon axetophenon

Hình 1.1 Một số phức chất của thiosemicacbazon hai càng

Đôi khi, do khó khăn về mặtlập thể mà thiosemicacbazon vẫn tồn

tại ở dạng thion trong phức chất Tác

giả [25] đã nghiên cứu và đưa ra

công thức cấu tạo của phức chất

3-thiophen anđehit thiosemicacbazon

với Zn(II) Trong đó, chỉ N(1) tham

gia phối trí với Zn(II) như công thức

đưa ra trong hình trên

Nếu ở phần hợp chấtcacbonyl có thêm nguyên tử có khả Phức chất của 3- thiophen anđehitnăng tham gia phối trí (D) và nguyên thiosemicacbazon với Zn(II)

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 là ba càng với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S như trong Sơ đồ 1.4

D M

2

a')

Sơ đồ 1.4 Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon ba càng

Một số phối tử loại này là các

thiosemicacbazon của axit pyruvic,

2-hyđroxy axetophenon,

pyriđin-2-cacbanđehit, 1,2-naphthoquinon

Trong các phức chất với Cu2+, Co2+,

Ni2+, Pt2+ các phối tử loại này tạo

liên kết qua bộ nguyên tử cho là O, S,

Phức chất của Cu(II) với

phức chất được hình thành với bộ nguyên tử cho là N, N, S, S và một nguyên tử Ntrong vòng pyriđin với công thức cấu tạo như Hình 1.2.

Phức chất của Cu (II) với Phức chất của Mn(II) với bis(thiosemicacbazon) thiophen -2,3- phenyl thiosemicacbazon)-2,6 -

Phức chất của Cu(II) với N(4)-phenyl Phức chất của Pd(II) với N(4)-etyl

thiosemicacbazon 2 – benzoyl pyriđin thiosemicacbazon 2- hyđroxiaxetophenon

kiểu phối trí mà các phức chất của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon luôn luôndành được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước Hiện nay,người ta tập trung vào nghiên cứu tổng hợp, cấu tạo, cũng như các ứng dụng củathiosemicacbazon và phức chất của chúng với các dẫn xuất thế có bản chất khácnhau ở nguyên tử N(4) như metyl, etyl, allyl và phenyl của các hợp chất cacbonylkhác nhau với mong muốn tìm được nhiều tính chất quí báu, nhất là hoạt tính sinhhọc để ứng dụng trong cuộc sống.

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

Ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu công bố kết quả cho thấythiosemicacbazon và các phức chất của chúng có nhiều tính chất quý báu và đượcứng dụng rộng rãi trong thực tế

Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởiDomagk [1] Khi nghiên cứu các hợp chất thiosemicacbazon, ông đã nhận thấy một

số hợp chất thiosemicacbazon có hoạt tính kháng khuẩn Sau phát hiện củaDomagk, hàng loạt tác giả khác cũng đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạttính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng như phức chất củachúng [10], [11], [15], [44] Nhiều tác giả cho rằng tất cả các thiosemicacbazon củadẫn xuất thế ở vị trí para của benzanđehit đều có khả năng diệt vi trùng lao Trong

đó p-axetaminobenzanđehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1) được xem làthuốc để chữa bệnh lao rất hiệu nghiệm [1]

Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin-3, N(4)-etyl sunfobenzanđehit(TB3) và pyriđin, cũng đang được sử dụng trong y học chữa bệnh lao.Thiosemicacbazon isatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sáttrùng Thiosemicacbazon của monoguanyl hiđrazon có khả năng diệt khuẩn gamdương 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 bệnhđường ruột và diệt nấm [1] Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phứcchất của chúng được quan tâm nhiều còn do chúng có khả năng ức chế sự phát triểncủa các tế bào ung thư.

Ở Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về hoạt tính sinh học của cácthiosemicacbazon và phức chất của một số kim loại chuyển tiếp như Cu, Ni, Pd… Tácgiả [1], [6], [9] đã tổng hợp các phức chất của thiosemicacbazit và một sốthiosemicacbazon và thử hoạt tính sinh học của một số sản phẩm tổng hợp được

Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit (Hth),thiosemicacbazon salixylanđehit (H2thsa), thiosemicacbazon isatin (H2this) và phứcchất của chúng Kết quả thử khả năng ức chế sự phát triển khối u cho thấy cả hai phứcchất 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%

Tác giả [6] đưa ra kết luận về các phức chất của platin với N(4)-phenylthiosemicacbazon isatin, N(4)-phenyl thiosemicacbazon salixilanđehit, N(4)-phenylthiosemicacbazon điaxetyl-monoxim có độc tính khá mạnh đối với nấm và khuẩn.Các phức chất của platin với N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin, N(4)-phenylthiosemicacbazon furanđehit có độc tính mạnh đối với tế bào ung thư gan, ung thưmàng tim, ung thư màng tử cung

Tác giả[11], [15], [17] đã nghiên cứu về phức của thiosemicacbazon vớiCu(II) và Zn(II) Trong đó có một chelat đồng là đồng của pyridin 2-cacbandehitthiosemicarbazon (NSC 689.534) và được đánh giá là tốt nhất về khả năng ức chế

sự tăng trưởng của khối u

Ngoài ra, các nghiên cứu về ứng dụng của các thiosemicacbazon và phứcchất của chúng trên các lĩnh vực khác nhau cũng đã được tiến hành Các nghiên cứu

về hoạt tính xúc tác cho thấy các phức chất của palađi(II), niken(II) với

thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác tốt cho phản ứng nối mạch anken, phảnứng Heck [32], [36], phản ứng amin hóa [37].

Một số thiosemicacbazon cũng đã được sử dụng làm chất ức chế quá trình ănmòn kim loại Offiong O.E đã nghiên cứu tác dụng chống ăn mòn kim loại củaN(4)-metyl và N(4)-phenyl thiosemicacbazon 2-axetyl pyriđin đối với thép mềm(thép chứa ít cacbon) Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả ức chế cực đại của chấtđầu là 74,59% còn chất sau đạt 80,67% Nói chung, sự ức chế ăn mòn tăng lên theonồng độ các thiosemicacbazon

Khả năng tạo phức tốt của các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon cònđược ứng dụng trong lĩnh vực hóa học phân tích để tách cũng như xác định hàmlượng của nhiều kim loại khác nhau Phương pháp trắc quang đã được sử dụng đểxác định hàm lượng của Cu(II), Ni(II) trong dầu ăn và dầu của một số loại hạt, dựatrên khả năng tạo phức của chúng với N(1)-phenyl thiosemicacbazon 1,2-propanđion-2-oxim và xác định Zn(II) trong thức ăn, nhờ phức chất của nó với N-etyl-3-cacbazolecacboxanđehit-3-thiosemicacbazon, Ramachandraiah C và nhómnghiên cứu đã phát triển phương pháp định lượng ion niken(II) dựa trên khả năngtạo phức bền của N-etyl-3-cacbazolecacboxanđehit-3-thiosemicacbazon với niken.Phức chất này sau đó được chiết gần như hoàn toàn bằng n-butanol Hàm lượng củaion kim loại trong pha hữu cơ sau đó được xác định bằng phương pháp trắc quang ởbước sóng 400 nm Định luật Beer đúng trong khoảng nồng độ từ 1,2 - 5,6 µg/ml.Kết quả phân tích theo phương pháp trắc quang với các ion M2+ nêu trên hoàn toànphù hợp với kết quả phân tích bằng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử đối vớinhiều mẫu hợp kim khác nhau Hàm lượng niken trong các mẫu sinh học, mẫukhoáng, mẫu nước công nghiệp cũng có thể phân tích theo phương pháp trắc quangvới chất tạo màu là N(4)-phenyl-3-thiosemicarbazon pyridoxal Murthy R đã sửdụng thiosemicacbazon o-hiđroxi axetophenon trong việc xác định palađi bằngphương pháp trắc quang Hợp chất 5,5-đimetylxyclohexan-1,2,3-trion-1,2-đioxim-3-thiosemicacbazon được sử dụng để phân tích hàm lượng ion đồng trong nhiều mẫuthực phẩm khác nhau bằng phương pháp điện hóa Kết quả cho thấy phương

pháp này hoàn toàn phù hợp với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, giới hạn phântích có thể đạt mức 0,49 µg/ml Nhiều công trình nghiªn cøu trong lĩnh vực sắc kýlỏng hiệu năng cao (HPLC) đã sử dụng các thiosemicacbazon để tách và xác địnhhàm lượng các ion kim loại như V, Pt

Nhiều tác giả đã chế tạo được các điện cực chọn lọc ion trên cơ sở cácthiosemicacbazon như: điện cực chọn lọc ion Cu2+ trên cơ sở bis(thiosemicacbazon) benzil, điện cực chọn lọc ion Hg2+ trên cơ sở thiosemicacbazonsalixilanđehit Các điện cực này có thời gian phục hồi nhanh, khoảng nồng độ làmviệc rộng và thời gian sử dụng dài Đây là một hướng mới trong nghiên cứu các ứngdụng của thiosemicacbazon

1.3 GIỚI THIỆU VỀ KẼM VÀ ĐỒNG

1.3.1 Giới thiệu chung

Kẽm là một trong những nguyên tố có tầm quan trọng đối với nhiều ngànhcông nghiệp, khoa học và đã được nghiên cứu từ lâu

Những năm gần đây, các kết cấu khởi động tên lửa cũng được mạ kẽm, kẽmcòn được dùng để sản xuất pin khô, làm chất màu vô cơ, trong sản xuất giấy, dacừu Kẽm có lượng đáng kể trong thực vật và động vật Cơ thể con người chứa kẽmđến 0,001% Kẽm có trong enzim cacbanhidraza là chất xúc tác cho quá trình thủyphân của cacbonic trong máu và do đó đảm bảo tốc độ cần thiết của quá trình hôhấp, trao đổi khí Kẽm có trong insulin là hóc môn có vai trò điều chỉnh độ đườngtrong máu

Kẽm thuộc nhóm IIB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep, cócấu hình electron 1s22s22p63s23p63d104s2 Kẽm có màu trắng xanh, óng ánh Trongcác hợp chất, kẽm thể hiện số oxi hoá +2 Trong tự nhiên, nguyên tố kẽm tồn tạimột số đồng vị, có nguyên tử khối là 64 đvC chiếm nhiều nhất, trong đó: 64Znchiếm 48,6 %, 66Zn chiếm 27,9 %, 67Zn chiếm 4,1 %, 68Zn chiếm 18,8 % và 70Znchiếm 0,6 %

Kim loại đồng có một lượng lớn trong thực vật, động vật Trong cơ thể ngườiđồng có trong thành phần của một số protein, enzim và tập trung chủ yếu ở trong

gan Đồng có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực sinh học và nông nghiệp Đồng có tácdụng lớn đến quá trình tổng hợp protein, tham gia vào quá trình đồng hóa nitrat, quátrình tổng hợp hemoglobin và photpholipit Ngoài ra đồng còn có tác dụng chốnghạn, chống rét và tăng khả năng giữ nước của mô trong cơ thể.

Đồng thuộc nhóm IB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep, cócấu hình electron 1s22s22p63s23p63d104s1 Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện vàdẫn nhiệt cao Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ.Trong các hợp chất, đồng thể hiện số oxi hoá +1, +2, +3 Trong tự nhiên, nguyên tốđồng tồn tại một số đồng vị, có nguyên tử khối là 63 đvC chiếm nhiều nhất, trongđó: 63Cu chiếm 69,15 %, 65Cu chiếm 30,85 %

1.3.2 Khả năng tạo phức

Các ion kim loại này đều có khả năng tạo phức lớn Số phối trí của các ionZn(II) và Cu(II) thường phụ thuộc vào bản chất của phối tử tham gia phối trí và bảnchất của ion kết hợp với ion phức [5] Ví dụ: Zn(II) và Cu(II) đều có thể tham giatạo phức với số phối trí 3, 4, 6 Trong đó phức chất với số phối trí 6 của Zn(II) bềnhơn của Cu(II) và phức chất với số phối trí 6 của Cu(II) thì kém bền Bên cạnh đó sốphối trí còn phụ thuộc vào nhiệt độ

Ion Cu(II) với cấu hình electron là 1s22s22p63s23p63d9 có thể tạo phức chấtbát diện nhưng thường không bền và có xu hướng chuyển về phức chất hình vuôngcho thuận lợi về mặt năng lượng Ví dụ như đối với các phối tử trường mạnh như

NH3 hay đietilenđiamin (en) dễ thay thế những phân tử H2O trong ion phức bát diện[Cu(H2O)]62+ màu xanh lam, tạo thành những ion phức hình vuông [Cu(NH3)4]2+,[Cu(en)2]2+ [4]

Ion Zn(II) với cấu hình electron là 1s22s22p63s23p63d10 cũng có khả năng tạonên rất nhiều phức như Cu(II) nhưng khả năng tạo phức kém hơn Cu(II) và tạothành các phức chất không màu

Zn(II) và Cu(II) còn có thể tạo phức chất hai càng như trong Hình 1.4 [39]

Các nghiên cứu [12], [22], [38], [41] chỉ ra rằng trong các phức chất vớinhiều thiosemicacbazon Zn(II), Cu(II) thường thể hiện số phối trí 4, liên kết đượcthực hiện qua bộ nguyên tử cho là N, S và có thể cả một nguyên tử cho của hợp chấtcacbonyl nếu có Trong một số trường hợp Zn(II) còn thể hiện số phối trí 6 vớicấu hình bát diện [2] Dưới đây là ví dụ về phức số phối trí 4, vuông phẳng củaCu(II) [29] và số phối trí 6, bát diện của Zn(II)

Phức chất của Cu(II)

2-benzoyl-Phức chất của Zn(II) với

3-hydroxy-1-naphthyl

amino-3-thiosemicacbazon glucozơphenyl-2-propen-1-on

Hình 1.5 Phức của Zn(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon

Tóm lại, Zn(II) và Cu(II) đều có khả năng tạo phức chất tứ diện hay vuôngphẳng với số phối trí phổ biến là 4 Ngoài ra, Zn(II) còn có khả năng tạo phức chấtvới cấu hình bát diện với số phối trí 6 Điều này hoàn toàn phù hợp với đặc điểmcấu hình electron của các ion kim loại này Do sự đa dạng về khả năng phối tríZn(II) và Cu(II) đã và đang dành được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học nghiêncứu 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 chiếu vào mẫu thử chùm bước xạ, phân tử sẽ hấp thụ năng lượng vàchuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn Khi hấp thụ những bức xạ trong vùnghồng ngoại, năng lượng phân tử tăng lên 8 - 40 kJ/mol Đây chính là khoảng nănglượng tương ứng với tần số của dao động biến dạng và quay của các liên kết tronghợp chất cộng hoá trị Sự hấp thụ xảy ra khi tần số của bức xạ của tia tới bằng vớitần số dao động riêng của một liên kết nào đó trong phân tử Tần số dao động riêngcủa các liên kết trong phân tử được tính theo công thức:

2πC C µtrong đó µ là khối lượng rút gọn, µ = m1m2/(m1+m2), k là hằng số lực tương tác,phụ thuộc bản chất liên kết, C là tốc độ ánh sáng (C = 3.1010 cm/s) và ν là tần sốdao dộng riêng của liên kết [3], [8]

Như vậy, trong phổ hấp thụ hồng ngoại mỗi liên kết có một tần số dao độngriêng xác định, phụ thuộc vào bản chất các nguyên tố tham gia liên kết và môitrường mà liên kết đó tồn tại Khi tham gia tạo liên kết mới, do ảnh hưởng của cácnhóm khác trong phân tử, các dải hấp thụ của nhóm đang xét sẽ bị chuyển dịch về vịtrí hay thay đổi về cường độ Từ sự thay đổi về cường độ và hướng cũng như độdịch chuyển về vị trí chúng ta sẽ thu được một số thông tin về mô hình tạo phức củaphối tử đã cho Phổ hấp thụ hồng ngoại đã được sớm sử dụng trong việc nghiên cứucác 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 việc tính toán lý

thuyết để đưa ra các quy kết cụ thể còn gặp nhiều khó khăn Chính vì vậy, sự quykết các dải hấp thụ trong phân tử và trong phức chất loại này còn chủ yếu dựa vàophương pháp gần đúng dao động nhóm Hiện nay, còn một số ý kiến khác nhau về

sự quy kết các dải hấp thụ trong phổ của các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon.Tuy nhiên, sự quy kết dựa theo tài liệu [1] được nhiều tài liệu trích dẫn hơn cả Theo

đó các dải hấp thụ chính trong phổ của thiosemicacbazit ban đầu được quy kết

= S, khi chuyển vào phức chất dải này chuyển về khoảng 650 - 700 cm-1, dải hấp thụđặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C – S Và trong các phức chất củathiosemicacbazon cũng không thấy xuất hiện dải hấp thụ đặc trưng cho dao động củanhóm SH ở khoảng 2500 - 2700 cm-1 Điều này được giải thích là sau sự thiol hóa củaphối tử khi tạo phức nguyên tử hiđro đã bị tách ra để ion kim loại trung tâm liên kết vớinguyên tử S Một bằng chứng nữa cho sự thiol hóa là sự xuất

hiện thêm dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị nhóm N = C Dải hấp thụ củadao động C = N và C = O cũng thay đổi trong một khoảng tương đối rộng từ 1500 -

1700 cm-1, nhưng dải hấp thụ của dao động C = N mạnh hơn nhiều so với C = O.Các dải hấp thụ đặc trưng cho dao động nhóm C = O của anđehit, xeton hay axitcacboxylic đều dao động quanh 1700 cm-1 Vì vậy, để phân biệt dải hấp thụ nàyngười ta cần chú ý tới một số điểm sau: đối với hợp chất có nhóm chức anđehitngoài dao động nhóm C = O còn xuất hiện thêm dải hấp thụ của nhóm C – H ởkhoảng 2700 - 2800 cm-1

Dải dao động của nhóm CNN hấp thụ ở khoảng 1400 - 1500 cm-1, dải dao độngcủa nhóm NN hấp thụ ở khoảng 1000 - 1100 cm-1, số sóng của các dải hấp thụ nàythường có xu hướng giảm khi chuyển từ phối tử vào phức chất do N(1) tham gia tạo liênkết với ion kim loại trung tâm Trong phức chất của thiosemicacbazon salixylanđehit,isatin, axetyl axeton với các kim loại như Cu2+, Ni2+, Co3+ nhóm NH2 đóng góp chủyếu cùng với νN=C tạo thành dải hấp thụ ở 1590 - 1620 cm–1 và dải này thường thay đổikhông đáng kể nếu nhóm NH2 không tham gia tạo phức [1]

Trong nhiều công trình, các tác giả cũng quan tâm đến dải hấp thụ đặc trưngcho liên kết M – O, M – N, M – S Theo tác giả [1] các dải hấp thụ đặc trưng choloại liên kết này thường xuất hiện ở khoảng 100 - 600 cm-1 với cường độ yếu Cácdải hấp thụ trong vùng này cũng được tác giả [1] gán cho dao động đặc trưng củacác liên kết giữa Ni, Co, Cu với các nguyên tử halogen, S, N và O

1.4.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân

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 nănglượng 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 củalớp vỏ điện tử xung quanh hạt nhân Điều này dẫn tới các hạt nhân khác nhau đặttrong từ trường ngoài sẽ cần các năng lượng kích thích khác nhau để thực hiện sựchuyển mức năng lượng Trong phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân, năng lượngkích thích các hạt nhân gây ra bởi một từ trường biến đổi có tần số vùng tần số sóng

vô tuyến Bằng cách thay đổi tần số của từ trường kích thích, có thể thu được các tínhiệu cộng hưởng của các hạt nhân từ khác nhau trong phân tử và có thể xác địnhmột cách cụ thể cấu trúc của các hợp chất hoá học [3] Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

1

H và 13C được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với nhau để xác định cấu tạo hóa họccủa hợp chất hữu cơ cũng như các hợp chất của thiosemicacbazon và phức chất củachúng [6], [9]

Phổ cộng hưởng từ proton cho biết được số loại proton có trong phân tử.Chất chuẩn trong phổ cộng hưởng từ proton thường sử dụng là TMS (tetra methylsilan) và độ dịch chuyển hóa học của proton trong TMS được qui ước là 0 ppm Sựtương tác của các proton xung quanh sẽ gây ra sự tách vạch cho trường hợp phổ bậcnhất tuân theo quy tắc (n+1): singlet, doublet, triplet, quartet

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C cho các tín hiệu của các loại C Trong phổcộng hưởng từ hạt nhân 13C ở những dạng thường như 13C - CPD hay DEPT, tươngtác spin - spin C – C hay C – H đã được khử, nên không có sự tách vạch như trongphổ cộng hưởng từ hạt nhân proton [3], [8]

Dung môi dùng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân không được chứa nhữnghạt 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 Tuy nhiên, không thể đơteri hóa tuyệt đối nên thường còn chứa một lượng nhỏproton, đồng thời cũng có thể chứa cả vết H2O, do hút ẩm Vì vậy, trên phổ cộnghưởng từ proton, cùng với những tín hiệu của chất nghiên cứu thường có những tínhiệu của proton còn sót của dung môi và của nước Trên phổ cộng hưởng từ hạtnhân 13C luôn có tín hiệu của cacbon của dung môi Dung môi thường được dùngtrong ghi phổ cộng hưởng từ hạt nhân của thiosemicacbazon và phức chất của nó làDMSO - d6 hoặc CDCl3 Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân người ta quan tâmnhiều đến độ chuyển dịch hóa học của các proton hay cacbon Độ chuyển dịch hóahọc phụ thuộc vào một số yếu tố sau [3]:

Thứ nhất là sự chắn tại chỗ hay sự chắn màn electron tại chỗ Hạt nhân đượcchắn màn càng nhiều thì tín hiệu cộng hưởng của nó càng dịch chuyển về phía

trường mạnh Sự chắn tại chỗ lại phụ thuộc trước hết vào mật độ electron xungquanh hạt nhân đang xét, do đó nó liên quan trực tiếp đến độ âm điện của cácnguyên tử hoặc nhóm nguyên tử đính với hạt nhân đó Các nhóm hút electron mạnh

có độ chuyển dịch hóa học cao Điều này khá quan trọng trong việc giải thích về sựthay đổi một số tín hiệu cộng hưởng của các proton hay cacbon khi chuyển từthiosemicacbazit vào thiosemicacbazon và từ thiosemicacbazon vào phức chấttương ứng Sự thay đổi tín hiệu cộng hưởng của proton ở vị trí N(2), N(4) khi tạothành các thiosemicacbazon do sự hình thành mạch liên hợp –C = N – N(2)H – C =

S nên mật độ electron trên N(2) nhiều hơn N(4) dẫn tới proton liên kết với N(2) có độchuyển dịch hóa học cao hơn Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C thì cacbonnhóm C = O của hợp chất cacbonyl có độ chuyển dịch hóa học cao hơn cacbon nàykhi tồn tại trong nhóm C = N(1) của thiosemicacbazon [13], [16] Sự chắn mànelectron không những phụ thuộc vào mật độ electron mà còn phụ thuộc vào hìnhdạng và kích thước của các đám mây electron Vì vậy độ chuyển dịch hóa học củacác proton thường biến đổi từ 0 đến 15 ppm còn độ chuyển dịch hóa học của 13C lạibiến đổi tới 240 ppm Không những độ chuyển dịch hóa học phụ thuộc vào sự chắntại chỗ mà nó còn phụ thuộc vào sự chắn từ xa Sự chắn từ xa còn được gọi là sựchắn bất đẳng hướng bởi vì ở hướng này thì bị chắn còn hướng kia thì lại khôngchắn

Thứ hai là các yếu tố ngoại phân tử bao gồm liên kết hiđro, sự trao đổiproton, dung môi và nhiệt độ Liên kết hiđro gây ra sự biến đổi đáng kể của proton

ở các nhóm OH, NH và đôi khi cả SH, vì vậy độ chuyển dịch của các proton nhóm

OH, NH biến đổi trong một khoảng rộng, từ 2 - 15 ppm Proton liên kết với các dị tố O,N không những có khả năng tạo liên kết hiđro mà còn có khả năng trao đổi proton vớicác tiểu phân xung quanh Vị trí tín hiệu cộng hưởng của các proton liên kết với cacbonthường ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhưng với các proton trong các nhóm OH, NH, SHlại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Nhiệt độ tăng làm đứt các liên kết hiđro, do đó làm chotín hiệu của các proton nhóm đó chuyển dịch về phía trường yếu, độ chuyển dịch hóa họclớn Nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ quay của

các nhóm nguyên tử trong phân tử do đó ảnh hưởng tới tốc độ chuyển đổi giữa cáccấu dạng [3] Vì vậy, khi ghi phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các phối tử và phứcchất nên ghi trong những điều kiện nhất định và đồng nhất để giảm tối đa sự ảnhhưởng này và cũng dễ dàng theo dõi sự biến đối của các proton cũng như cáccacbon khi chuyển từ phối tử vào phức chất.

Các nghiên cứu [14], [24], [42] đã chỉ ra rằng, phân tử thiosemicacbazon vàphức chất của chúng đều không có nhiều proton nên việc quy kết các pic trong phổcộng hưởng từ hạt nhân tương đối dễ dàng Thông thường trong các hợp chất này,proton có mặt trong các nhóm OH, N(1)H, N(2)H, CH = N và SH; đôi lúc có thêmproton của các nhóm NH2, CH3, C6H5 và CH2 Tín hiệu cộng hưởng của protonnhóm CH3 thường xuất hiện với các pic sắc nét, độ chuyển dịch hóa học trongkhoảng 1 - 3 ppm, proton gốc allyl cộng hưởng ở khoảng 4 - 5 ppm, trong đó tínhiệu cộng hưởng của hai proton nhóm = CH2 thường xuất hiện với hai pic doublet ởhai vị trí khác nhau Các tín hiệu cộng hưởng trong vòng benzen xuất hiện trongkhoảng từ 6 - 8 ppm Proton của N(2)H cộng hưởng ở khoảng 11,5 ppm với picsinglet, proton ở liên kết đôi CH = N xuất hiện ở vùng gần 8,3 ppm Trongthiosemicacbazon, proton nhóm N(2)H cộng hưởng khoảng 11 ppm, nhưng khichuyển vào phức chất thì tín hiệu cộng hưởng của proton này bị biến mất [12] Đây

là bằng chứng cho việc thiol hóa các thiosemicacbazon trong quá trình tạo phức.Ngoài ra các công trình đã công bố cũng đã xác nhận rằng nhóm NH2 trong phân tửthiosemicacbazon không hoàn toàn quay tự do, điều này thể hiện ở chỗ trong một sốtrường hợp, xuất hiện hai tín hiệu gần nhau ở vùng gần 8 - 9 ppm, khi chuyển vàophức chất hai proton này thường cộng hưởng ở cùng một vị trí [14]

1.4.3 Phương pháp phổ khối lượng.

Phổ khối lượng là phương pháp hiện đại và quan trọng trong việc xác địnhmột cách định tính và định lượng thành phần cũng như cấu trúc của các hợp chấthoá học Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao, cho phép xácđịnh phân tử khối của các hợp chất Cơ sở của phương pháp phổ khối lượng nghiêncứu các chất hữu cơ là sự bắn phá các phân tử hữu cơ trung hoà bằng các tác nhân

mang năng lượng cao để biến chúng thành các ion phân tử hoặc phá vỡ thành các ion mảnh, các gốc [3].

Hiện nay, trong phương pháp phổ khối người ta thường áp dụng các phươngpháp ion hoá khác nhau như: ion hoá hoá học (CI), ion hoá bằng phương pháp bụielectron (ESI), bắn phá bằng nguyên tử tăng tốc (FAB), phun mù electron dùng khítrợ giúp (PAESI)… Các phương pháp này đều có những ưu và nhược điểm riêng.Trong số các phương pháp trên, phương pháp bụi electron (ESI) thường được sửdụng để nghiên cứu các phức chất của kim loại vì đây là phương pháp bắn phá

“nhẹ” (50 eV) mà tác nhân là electron nên có khả năng duy trì được cấu trúc phân

tử phức chất và tạo được các mảnh đặc trưng Phương pháp ESI được tiến hànhtheo các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Giai đoạn tạo ion

Giai đoạn 2: Phân loại ion theo số khối, xác định số khối

Giai đoạn 3: Xác định tần suất (Abundance) của từng loại ion Chuyển sangchế độ ghi phổ

Trong 3 giai đoạn tiến hành thì giai đoạn 2 là giai đoạn phân loại ion theo sốkhối còn giai đoạn 3 là giai đoạn xác định “cường độ”, tức là số ion trong từng loại

Từ đó phổ ghi nhận được sẽ có hai đại lượng được hiển thị: số khối của từng pic vàcường độ tương đối của từng pic Số khối của một pic cho biết cấu trúc của iontương ứng còn cường độ tương đối (Intensity) của pic cho biết “độ bền” về mặt cấutrúc của ion đó

Dựa vào phổ khối lượng có thể thu được các thông tin: khối lượng phân tử,khối lượng các mảnh vỡ từ phân tử, tỉ lệ các pic đồng vị Từ các thông tin này có thểxác định được công thức phân tử và công thức cấu tạo của hợp chất

1.4.4 Phương pháp phổ hấp thụ electron (UV - Vis)

Khi chiếu bức xạ khả kiến và tử ngoại gần qua môi trường vật chất, các phân

tử sẽ hấp thụ năng lượng của chùm bức xạ một cách chọn lọc, dẫn tới sự chuyểnmức năng lượng electron, cùng với những chuyển mức dao động và quay của phân

tử Tuy nhiên, trong phép gần đúng đơn giản nhất, khi xét phổ hấp thụ electronngười ta thường bỏ qua những sự nhiễu loạn này.

Trong trường hợp chung nhất, trong thành phần của phức chất có ion kimloại trung tâm, các phối tử và ion cầu ngoại Các phần tử này đều có khả năng hấpthụ ánh sáng, nghĩa là chúng đều có phổ riêng Do đó, phổ hấp thụ electron của mộtphức chất là tổ hợp của 3 phần:

- Phổ gây ra bởi sự chuyển mức electron trong ion trung tâm với cấu hình dn

Tuy nhiên, trong thực tế, để đơn giản việc xét phổ của các phức chất trướchết xét phổ của ion trung tâm, phần đóng góp của các phối tử và ion cầu ngoại đượcxét thêm như những yếu tố bổ sung

Theo thuyết trường tinh thể, việc xét phổ hấp thụ electron của các phức chấtkim loại chuyển tiếp được quy về việc xét sự hình thành các mức năng lượng củacác ion với cấu hình dn trong các trường tĩnh điện đối xứng khác nhau gây bởi phối

tử Các đặc trưng của phổ (số lượng, vị trí và cường độ các dải hấp thụ) được quyếtđịnh bởi sơ đồ các mức năng lượng này và các quy tắc chọn lọc (quy tắc cấm spin

và quy tắc Laporte) Trong trường hợp cần giải thích cấu tạo tinh vi người ta sửdụng thuyết trường phối tử là sự kết hợp của thuyết trường tinh thể với thuyết MO

Các kiểu chuyển mức electron trong phân tử phức

chất a Chuyển mức trong nội bộ phối tử

Sự chuyển mức trong nội bộ phối tử gây ra phổ phối tử Phổ phối tử phụ thuộc vào bản chất phối tử và thường do các sự chuyển sau đây:

+ Sự chuyển n → σ* Các electron chuyển từ các obitan không liên kết lêncác obitan σ* phản liên kết còn trống Sự chuyển mức này thường gặp trong các phối tử có cặp electron không liên kết như H2O, amin,

+ Sự chuyển n → π* Các electron chuyển từ các obitan không liên kết lêncác obitan π* phản liên kết còn trống Sự chuyển này đặc trưng đối với các phối tử

có liên kết đôi và có cặp electron tự do như các phối tử chứa nhóm C = O, C = S

và thường gây ra các cực đại hấp thụ trong vùng tử ngoại gần

+ Sự chuyển π → π* Các elecron chuyển từ các obitan π lên các obitan π*phản liên kết Sự chuyển mức này hấp thụ ánh sáng ở vùng trông thấy và tử ngoại gần,thường đặc trưng đối với các phối tử chứa liên kết đôi C = C, như olefin, vòng benzen

b Sự chuyển mức chuyển điện tích

+ Sự chuyển điện tích M → L Các electron chuyển từ các obitan phân tử về

cơ bản là những obitan d của kim loại, có năng lượng cao nhất, sang các obitan π*

phản liên kết có năng lượng thấp nhất chủ yếu thuộc về phối tử Sự chuyển nàythường rất đặc trưng đối với phức chất của các ion kim loại dễ bị oxy hóa như Ti2+,

V2+, Fe2+, Cu+, Co2+ và phối tử dễ bị khử

+ Sự chuyển điện tích L → M Các electron chuyển từ các obitan phân tử chủyếu là của phối tử lên các obitan d còn trống của kim loại Sự chuyển này đặc trưngvới các phức chất của các ion kim loại dễ bị khử như Hg2+, Ag+, Ti4+ và phối tử

dễ bị oxi hóa như các phối tử chứa các nhóm I- , S2-

Do hấp thụ mạnh bức xạ vùng trông thấy và vùng tử ngoại gần, các dải chuyển điện tích nhiều khi che lấp cả các dải chuyển d - d c Sự chuyển d - d

Dưới ảnh hưởng của trường phối tử các obitan d của kim loại bị tách thànhcác mức khác nhau Khi phân lớp d chứa từ 2 electron trở lên thì ảnh hưởng củatrường phối tử cộng với tương tác lẫn nhau giữa các electron làm xuất hiện các sốhạng năng lượng Sự chuyển electron giữa các số hạng năng lượng này được gọi làchuyển d - d

Sự tách các số hạng năng lượng của ion trung tâm trong các trường đối xứng khác

nhau

Trong hệ nhiều electron, do tương tác giữa các electron làm phức tạp hìnhảnh sắp xếp các mức năng lượng theo các trạng thái một electron Các trạng tháinăng lượng có tính đến sự đẩy nhau của các electron và tương tác spin - obitan được

mô tả tương đối thỏa mãn theo sơ đồ Russel-Saunders, theo đó các số hạng năng lượng của cấu hình dⁿ như sau:

(Trong đó các số hạng 2 D, 3 F, 4 F, 5 D, 6 S là các trạng thái cơ bản

của các cấu hình tương ứng)

Trong trường phối tử các số hạng năng lượng của ion trung tâm bị tách thànhcác cấu tử Số mức năng lượng mà một số hạng tách ra phụ thuộc vào tính đối xứngcủa trường phối tử, nghĩa là phụ thuộc vào cách sắp xếp các phối tử quanh ion trungtâm Tính đối xứng của trường phối tử càng thấp, hình ảnh tách các mức nănglượng càng phức tạp Sự tách các số hạng năng lượng S, P, D, F trong các trườngđối xứng khác nhau được đưa ra trong Bảng 1.2 sau đây

Bảng 1.2 Bảng tách các số hạng năng lượng trong các trường đối xứng khác nhau

Khi có tính đến tương tác giữa các electron và biểu diễn sự phụ thuộc nănglượng của các trạng thái vào cường độ trường phối tử trên đồ thị ta thu được giản đồcác mức năng lương Giản đồ Tanabe-Sugano biểu diễn sự phụ thuộc của E/B vào

∆/B (B là hàng số Raca) trong trường đối xứng

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 luậnvăn này, chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích hàm lượng kim loại trong phứcchất và phương pháp phổ khối lượng

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

Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các phối tử và phức chất đều đượcnghiên cứu và đánh giá qua chỉ số IC50

2.1.2 Hóa chất

Các hóa chất được sử dụng trong tổng hợp đều là các hóa chất tinh khiết.Một số hóa chất dùng làm dung môi hay chất chỉ thị được sử dụng đều là cáchóa chất tinh khiết dùng trong phân tích của Trung Quốc Các dụng cụ thí nghiệm

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

2.1.3 Kỹ thuật thực nghiệm

2.1.3.1 Các điều kiện ghi phổ

Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) của các chất được ghi trên máy quang phổ FR/IR

08101 của hãng Shimadzu trong khoảng từ 4000 - 400 cm-1, tại Viện Hoá Học, ViệnKhoa học và Công nghệ Việt Nam Mẫu được chế tạo theo phương pháp ép viên vớiKBr

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C được ghi trên máy Avance - 500 MHz(Bruker) ở 300 K, trong dung môi DMSO - d6, 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 Hoáhọc - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

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

Phổ hấp thụ electron UV-Vis của chất được ghi trên thiết bị đo phổ hấp thụUV-Vis -NIR tại viện Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.Mẫu được chụp ở dạng bột mịn

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

2.1.3.2 Xác định hàm lượng kim loại trong phức chất

Để xác định hàm lượng ion kim loại trong các phức chất chúng tôi sử dụngphương pháp chuẩn độ complexon

a Phá mẫu phức kẽm hoặc đồng.

Cân chính xác một lượng mo gam mẫu trong khoảng 0,03 ÷ 0,05 gam,chuyển vào bình Kendan Thấm ướt mẫu bằng vài giọt H2SO4 đặc rồi đun trên bếpđiện cho tới khi mẫu tan hết Để nguội một ít, rồi nhỏ vào đó 2 ml dung dịch H2O2

30%, tiếp tục đun cho tới khi có khói trắng thoát ra Lặp lại công đoạn như vậy cho

tới khi thu được dung dịch trong suốt có màu vàng trắng đối với phức của Zn(II),

màu xanh nhạt đối với phức của Cu(II), để nguội dung dịch thu được, trước khi tiến

hành xác định hàm lượng ion kim loại trong phức chất như dưới đây

b Xác định hàm lượng kẽm trong phức chất

Để nguội dung dịch thu được, sau đó chuyển vào bình định mức 50ml Hút

10ml dung dịch Zn(II) vào bình nón 250ml thêm ít chỉ thị murexit, điều chỉnh môi

trường bằng dung dịch NH3 loãng tới khi pH = 8 (dung dịch có màu vàng nhạt) rồi

chuẩn độ bằng EDTA nồng độ C mol/l tới khi dung dịch chuyển sang màu tím (hết

V ml EDTA) Hàm lượng Zn(II) trong mẫu được tính theo công thức sau:

c Xác định hàm lượng đồng trong phức chất

Để nguội dung dịch thu được, sau đó chuyển vào bình định mức 50ml Hút

10ml dung dịch Cu(II) vào bình nón 250ml thêm ít chỉ thị murexit, điều chỉnh môi

trường bằng dung dịch NH3 loãng tới khi pH = 8 (dung dịch có màu vàng nhạt) rồi

chuẩn độ bằng EDTA nồng độ C mol/l tới khi dung dịch chuyển sang màu tím (hết

V ml EDTA) Hàm lượng Cu(II) trong mẫu được tính theo công thức sau:

Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định được thực hiện dựa trên phương pháp

pha loãng đa nồng độ Đây là phương pháp thử nhằm đánh giá mức độ kháng vi sinh

vật kiểm định và nấm mạnh hay yếu của các mẫu thử thông qua các giá trị IC

(50% inhibitor concentration - nồng độ ức chế 50%) Các chủng vi sinh vật kiểm

định gồm các vi khuẩn và nấm kiểm định gây bệnh ở người:

- 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.

- 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.

- Candida albicans: là nấm men, thường gây bệnh tưa lưỡi ở trẻ em và các bệnh

phụ khoa

Môi trường nuôi cấy: MHB (Mueller-Hinton Broth), MHA (Mueller-HintonAgar); TSB (Tryptic Soy Broth); TSA (Tryptic Soy Agar) cho vi khuẩn; SDB(Sabouraud-2% dextrose broth) và SA (Sabouraud-4% dextrose agar) cho nấm

Mẫu được pha trong DMSO (Đimethyl sulfoxide) với các nồng độ 128; 32;8; 2; 0,5 µg/ml Các dung dịch vi sinh vật hoặc nấm với nồng độ 5.105 cfu/ml khitiến hành thử Sau đó lấy 10 µl dung dịch mẫu thử theo các nồng độ đã được phaloãng, thêm 200 µl dung dịch vi sinh vật và nấm, ủ 37oC trong 24 giờ

Giá trị IC50 được tính toán dựa trên số liệu đo độ đục của môi trường nuôi

cấy bằng máy quang phổ TECAN (Genios) và phần mềm raw data.