Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của ni II với một số dẫn xuất thế n 4 thiosemicacbazon benzanđehit

MỞ ĐẦU Qua nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố cho thấy phức chất của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp có ứng dụng rất lớn trong khoa học và tro

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-PHÙNG THỊ THU HƯỜNG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤTCỦA Ni(II) VỚI MỘT SỐ DẪN XUẤT THẾ

Chuyên nga ̀nh: Hóa vô cơ

Mã số:604425

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Ngọc Châu

HÀ NỘI-2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-NGÔ XUÂN TRƯỜNG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤTCỦA Ni(II) VỚI MỘT SỐ DẪN XUẤT THẾ

Chuyên nga ̀nh: Hóa vô cơ

Mã số:604425

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Ngọc Châu

HÀ NỘI-2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 THIOSEMICACBAZIT VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ 2

1.1.1 Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon 2

1.1.2 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicabazit: 3

1.1.3 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon: 4

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NIKEN 9

1.2.1 Giới thiệu chung: 9

1.2.2 Khả năng tạo phức: 10

1.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG: 10

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT: 13

1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại: 13

1.4.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton và cộng hưởng từ cacbon 13: 15

1.4.3 Phương pháp phổ khối lượng: 17

1.5 THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC PHỐI TỬ CÁC PHỨC CHẤT: 18

1.5.1 Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định: 18

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 22

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 22

2.1.1 Tổng hợp phối tử: 22

2 1.2 Tổng hợp các phức chất: 24

2.2 CÁC ĐIỀU KIỆN GHI PHỔ 26

2.3 PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG Ni TRONG PHỨC CHẤT 26

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

3.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI TRONG PHỨC CHẤT: 28

3.2 NGHIÊN CƯU CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI 29

3.3 NGHIÊN CƯU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON VÀ PHỔ CỘNG HƯỞNG NHÂN 13 C PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG 35

3.3.1 Phổ cộng hưởng từ proton của các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz, Hpthbz 35 3.3.2 Phổ cộng hưởng từ nhân 13 C của các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz và Hpthbz

3.4 NGHIÊN CƯU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƯỢNG CÁC PHỐI TỬ

VÀ PHỨC CHẤT Ni(thbz) 2 , Ni(mthbz) 2 , Ni(athbz) 2 và Ni(pthbz) 2 67

3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG SINH CỦA PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT 72 KẾT LUẬN: 75

TµI LIÖU THAM KH¶O 76

MỞ ĐẦU

Qua nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố cho thấy phức chất của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp có ứng dụng rất lớn trong khoa học và trong đời sống, như : hoạt tính diệt nấm, diệt khuẩn của thiosemicacbazit và các dẫn xuất thiosemicacbazon của nó [1,3] Đặc biệt từ năm

1969, sau khi phát hiện phức chất cis-platin [Pt(NH3)2Cl2] có hoạt tính ức chế sự phát triển ung thư thì nhiều nhà hoá học và dược học chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng Trong số các loại phức chất được nghiên cứu, phức chất của thiosemicacbazon và dẫn xuất của thiosemicacbazon đóng vai trò quan trọng [3,10,16,27]

Ngày nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, đặc biệt là hoạt tính chống ung thư của các phức chất thiosemicacbazon và dẫn xuất của chúng được đăng trên các tạp chí Hoá học, Dược học, Y-sinh học….như Polyhedron, Inorganica Chimica Acta, Inorganic Biochemistry, European Journal of Medicinal Chemistry, Toxicology and Applied Pharmacology, Bioinorganic and Medicinal Chemistry, Journal of Inorganic Biochemistry…

Các nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon, dẫn xuất của thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các ion kim loại khác nhau, nghiên cứu cấu tạo của phức chất sản phẩm bằng các phương pháp khác nhau và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng Trong một số công trình gần đây, ngoài hoạt tính sinh học người ta còn khảo sát một số tính chất khác của thiosemicacbazon như tính chất điện hoá, hoạt tính xúc tác, khả năng ức chế ăn mòn kim loại…

Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm được các hợp chất có hoạt tính 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

Hiện nay đề tài nghiên cứu về phức chất của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon vẫn đang là lĩnh vực thu hút nhiều nhà hoá học, dược học, sinh – y học trong và ngoài nước

Xuất phát từ mục đích trên, tôi chọn đề tài: “nghiên cứu tổng hợp, cấu tạo của một số phức chất Ni (II) với dẫn xuất của thiosemicacbazon”

o o o o Gãc liªn kÕt

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

Ở trạng thái rắn, phân tử thiosemicacbazit có cấu hình trans (nguyên tử S nằm

ở vị trí trans so với nhóm NH2 ) [1]

Khi thay thế một nguyên tử hidro nhóm N(4)H2 bằng các gốc RH khác nhau ta thu được các dẫn xuất của thiosemicacbazit Ví dụ như 4-phenyl thiosemicacbazit, 4-etyl thiosemicacbazit, 4-metyl thiosemicacbazit,…

Khi phân tử thiosemicacbazit hay sản phẩm thế của nó ngưng tụ với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất thiosemicacbazon theo sơ đồ 1.1: (R’’: H,

S

NHR'' N

C R

C R

H C R

tử N(1) là mang điện tích âm nên trong điều kiện bình thường, phản ứng ngưng tụ chỉ xảy ra ở nhóm N(1)

H2 hidrazin [4]

1.1.2 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicabazit:

Jesen là người đầu tiên nghiên cứu và tổng hợp các phức chất của thiosemicacbazit [1] Trong phức chất của thiosemicacbazit với Cu(II) ông đã chỉ ra rằng:

+ Trong các hợp chất này thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử S

H NH2

NH2N C

S NH2

NH2N C S N

H2

NH2N C S N

N C

S NH2M

M

M cis

trans D¹ng thion D¹ng thiol

Sự tạo phức của thiosemicacbazit

Cũng trong nghiên cứu phức chất của Ni (II), Cu(II), Pt(II), Pd(II), Co(II) [13,16, 31] , Zn (II) [14] với thiosemicacbazit bằng các phương pháp từ hoá, phổ hấp thụ e, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng đưa ra kết luận: liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại được thực hiện trực tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N của nhóm N(1)

H2; đồng thời khi tạo phức phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis

Theo các tài liệu [8, 13, 23], trong đa số các trường hợp thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis và đóng vai trò như một phối tử hai càng, như vậy có xu hướng

thể hiện dung lượng phối trí bằng hai và liên kết được thực hiện qua nguyên tử S và

N(1) của nhóm hidrazin Để thực hiện sự phối trí kiểu này cần phải tiêu tốn năng lượng cho quá trình di chuyển nguyên tử H của nhóm N(2)H sang sang nguyên tử S Năng lượng này được bù trừ bởi năng lượng dư do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng đóng vòng

Tuy nhiên trong một số ít các trường hợp do khó khăn về mặt lập thể, thiosemicacbazit đóng vai trò như một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hình trans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên tử S Ví dụ điển hình về kiểu phối trí này ta có thể liệt kê là phức thiosemicacbazit của Ag (I), Cu (II), Co(II)

1.1.3 Phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon:

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 [41] 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 hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất tổng hợp được

Phức chất của thiosemicacbazon sở dĩ cũng được quan tâm nghiên cứu nhiều bởi tính đang dạng của các hợp chất cacbonyl bởi nó cho phép thay đổi trong một giới hạn rất rộng bản chất các nhóm chức cũng như cấu tạo hình học thiosemicacbazon

Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại

Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa nguyên tố có khả năng tham gia tạo phức thì phối tử đóng vai trò như phối tử hai càng giống thiosemicacbazit VD: thiosemicacbazon của benzanđehit, xyclohexanon axetophenon, octanal, menton…

N

S

NH2H

N N

Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R: H, CH3, C2H5, C6H5….)

Trong công trình nghiên cứu của mình, các tác giả [3,19,30] đã đưa ra cấu tạo của phức 2 càng giữa Pt (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon furaldehit và phức giữa

Pd (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2-axetyl piridin như sau:

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-hidrazin (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 (H2thsa hay H2phthsa), isatin (H2this hay H2pthis), axetylaxeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpy hay H2pthpy)….Trong phức chất của chúng với các ion kim loại

Cu2+, Co2+, 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 [1,3,6]

Mô hình tạo phức của các phối tử thiosemicacbazon ba càng và các ví dụ cụ thể đã được các tác giả [1,3] xác định như sau:

Pt

O C

N S

NH2

M D

a)

N N

S

NH2H

M D

a') hoÆc

Cl Pt Ni

O C

O N NH

S

NH2

Cu Cl

d)

Sù t¹o phøc cña thiosemicacbazon 3 cµng vµ c«ng thøc cÊu t¹o cña phøc chÊt gi÷a

thiosemicacbazon vµ mét sè kim lo¹i chuyÓn tiÕp

a, a') M« h×nh t¹o phøc cña thiosemicacbazon 3 cµng

O R

O R'

R

R'

N

N SH

NH2

N N SH

NH2

Sù h×nh thµnh thiosemicacbazon 4 cµng

Các phối tử bốn càng loại này có bộ nguyên tử cho là N, N, S, S và cũng thường có cấu tạo phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí phối trí trên mặt phẳng xích đạo của phức chất tạo thành

Một cách khác nữa để tổng hợp các phức chất chứa phối tử bốn càng trên cơ sở thiosemicacbazit là ngưng tụ 2 phân tử hợp chất cacbonyl với một thiosemicacbazit khi có mặt ion kim loại - phản ứng trên khuôn Trong phản ứng loại này, cả hai nhóm NH2 của thiosemicacbazit đều tham gia phản ứng ngưng tụ

Trong môi trường kiểm, khi có mặt Vo2+, Ni2+, Cu2+ thiosemicacbazon salixilandehit có khả năng ngưng tụ với salixiandehit theo nitơ có nhóm amit để tạo thành phối tử bốn càng H3thsasal mà ở điều kiện thường phản ứng ngưng tụ phân tử salixiandehit thứ hai này không xảy ra Công thức chung của các phức chất tạo thành được mô tả dưới đây:

M = VO , Ni , Cu ; R = CH , C H , H 2+ 2+ 2+

3 2 5

Người ta cho rằng, sau khi tạo phức các ion kim loại có tác dụng định hướng, hoạt hoá một số trung tâm phản ứng của phối tử làm cho nó có khả năng tham gia phản ứng Trong khi đó ở trạng thái tự do các trung tâm này của phân tử khá trơ Chẳng hạn, dưới sự định hướng của ion Cu2+

hoặc Hg2+, hai phân tử thiosemicacbazon điphenyl glyoxan sẽ kết hợp với nhau tạo thành một phối tử bốn càng [42] như mô tả ở sơ đồ sau:

C6H5 C6H5

O O

N N N S

NH2H

Tuy nhiên, trong trường hợp tạo thành phức chất hỗn hợp với các phối tử khác, tuỳ thuộc vào kích thước không gian của phần hợp chất cacbonyl mà thiosemicacbazon có thể tạo thành các phức chất chứa vòng 4 hoặc 5 cạnh Trong công trình nghiên cứu [43], tác giả đã tổng hợp được các phức chất của một số thiosemicacbazon với các kim loại họ platin như Ru, Os với phản ứng chung là:

[M(bpy) X ] + Hthio [M(bpy) (thio)]ClO hoÆc

Tóm lại, trong đa số các trường hợp, các thiosemicacbazon luôn có xu hướng thể hiện số phối trí cực đại Tuỳ vào phần hợp chất cacbonyl mà thiosemicacbazon

có thể là phối tử 1 càng, 2 càng, 3 càng hay 4 càng Trong một số ít trường hợp, do khó khăn về hoá lập thể, các thiosemicacbazon mới thể hiện như phối tử một càng [24,25] Ví dụ như phức chất của Cu (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2

benzoylpiridin [24] trong đó phối tử thứ nhất đóng vai trò như phối tử một càng còn phối tử thứ hai là phối tử 3 càng được thể hiện cụ thể

N

S NHR C

O Cu

N

CH3

1.2.1 Giới thiệu chung:

Niken được Baron Axel Frederik Constedt tách từ kupefenmickel vào năm

1751 và đặt tên cho nguyên tố này là niken ( kupernicket có nghĩa là loại đồng ma quái) Ni là kim loại mau trắng , tương đối cứng ở dạng bột có mau đen có thể cháy trong không khí

Trong BTH, Niken ở ô thứ 28, chu kì 4, nhón VIIIB Ni cùng nhóm với săt, coban chúng thuộc nhóm các kim loại chuyển tiếp khối d

Cấu hình electron nguyên tử Ni là [Ar]3d8

4s2 hoặc [Ar]3d94s1 Trong các hợp chất Ni có SOXH: +2, +3, trong đó SOXH +3 của Ni kém bền

Trong tự nhiên Ni tồn tại dưới một số dạng đồng vị:

1.2.2 Khả năng tạo phức:

Ion Ni2+ có cấu hình e 1s22s22p63s23p6 3d8, bền trong môi trường nước, dung dịch có màu xanh lục, bởi tạo phức aqua [ Ni(H2O)6]2+ Cũng như các ion kim loại nhóm d khác, nó có khả năng tạo phức với hầu hết các phối tử như Cl-

, I-, CN-…Các phức chất này phổ biến có số phối trí bằng 4 và 6.Các phối tử trường mạnh tạo với

Ni2+ những phức chất vuông phẳng nghịch từ như [Ni(Cl4)]2-, các phối tử trường yếu tạo phức tứ diện như [NiCl4]2- Các phối tử trường trung bình thường tạo với

Ni2+ những phức chất có số phối trí 6 , có cấu hình bát diện, thuận từ như [ Ni(H2O6)]2+, [ Ni(NH3)6]2+

1.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG:

Các phức chất của Pd và thiosemicacbazon được quan tâm nhiều không chỉ

do ý nghĩa khoa học mà còn do khả năng tiềm ẩn những ứng dụng to lớn của nó trong thực tiễn

Một số thiosemicacbazon 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 4-metyl thiosemicacbazon, 4-phenyl thiosemicacbazon, 2-axetyl piridin 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 [12,20]

Ngoài khả năng tạo phức tốt, các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon còn

có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực phân tích đã tách cũng như xác định hàm lượng của nhiều kim loại khác nhau R.Murthy đã sử dụng thiosemicacbazon o-hidroxi 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 [28]

Pd cũng được xác định bằng phương pháp chiết - trắc quang dựa trên cơ sở

sự tạo phức của nó với 4-phenyl thiosemicacbazon thiophenanđehit, phức này có thể chiết vào clorofom trong môi trường axit H2SO4 sau khi lắc khoảng 10 phút Khi

đó có thể xác định hàm lượng Pd trong khoảng nồng độ 0,04-6g/l [34] (thoả mãn định luật Beer) Phương pháp trắc quang cũng được sử dụng để xác định hàm lượng của Cu(II) và Ni(II) trong dầu ăn và trong dầu của một số loại hạt dựa vào khả năng tạo phức của chúng với 1-phenyl-1,2-propandion-2-oxim thiosemicacbazon [29]

Bên cạnh đó, Sivadasan Chettian và các cộng sự đã tổng hợp những chất xúc tác gồm phức chất của thiosemicacbazon với một số kim loại chuyển tiếp trên nền polistiren[15] Đây là những chất xúc tác dị thể được sử dụng trong phản ứng tạo nhựa epoxy từ cyclohexen và stiren Các phức chất của Pd với thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch anken (phản ứng Heck) [18]

Ngoài các ứng dụng nêu trên, người ta còn đặc biệt quan tâm tới hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng Hiện nay người ta có

xu hướng nghiên cứu các phức chất trên cơ sở thiosemicacbazon với mong muốn tìm kiến 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 [3] Sau phát hiện của Domagk, hàng loạt các công trình nghiên cứu của các tác giả [10,11,17,32] 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 [35] 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 piridin-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 [1] Phức chất của Cu (II) với thiosemicacbazit có khả năng

ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [28]

Các tác giả [11,17] đã nghiên cứu và đưa ra kết luận cả phối tử và phức chất

Pd (II) với 2-benzoylpyridin 4-phenyl thiosemicacbazon và Pd (II), Pt (II) với pyridin 2-cacbaldehit thiosemicacbazon 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-benzoylpyridin 4-phenyl thiosemicacbazon có giá trị GI50 (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,…Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon salixylandehit (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, nó giúp làm giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào, từ đó làm giảm chỉ số phát triển 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 [3,6] đã tổng hợp các phối tử và phức chất của một

số ion kim loại như Pt(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon và dẫn xuất thiosemicacbazon Kết quả cho thấy các phức chất của Pd (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon istatin, 4-phenyl thiosemicacbazon salixylandehit, thiosemicacbazon điaxetylmonoxim, 4-phenyl thiosemicacbazon điaxetylmonoxim

có độc tính khá mạnh đối với nấm và vi khuẩn Các phức chất của Pt (II) với phenyl thiosemicacbazon istatin, thiosemicacbazon furandehit có khả năng ức chế

4-sự phát triển của tế bào ung thư gan, ung thư màng tim, ung thư màng tử cung; phức

chất của Pt (II) với 4-metyl thiosemicacbazon istatin, 4-metyl thiosemicacbazon furandehit đều có khả năng ức chế tế bào ung thư màng tim và ung thư biểu mô ở người

Đặc biệt tác giả [7] 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

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT:

1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại:

Khi hấp thụ những bức xạ trong vùng hồng ngoại, năng lượng phân tử tăng lên 8-40kJ/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:

1 2

k C

: tần số dao động riêng của liên kết

Như vậy mỗi một liên kết có một tần số dao động riêng xác định, phụ thuộc vào bản chất các nguyên tố tham gia liên kết mà môi trường mà liên kết đó tồn tại Khi tham gia tạo liên kết phối trí với các ion kim loại thì các dải hấp thụ của nhóm đang xét sẽ bị dịch chuyển vị trí hay thay đổi về cường độ Từ sự dịch chuyển về vị

trí hay thay đổi về cường độ ta sẽ thu được một số thông tin về mô hình tạo phức của phối tử đã cho

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 Hiện nay vẫn chưa hoàn toàn thống nhất về sự quy kết các dải hấp thụ trong phổ của các thiosemicacbazit và các thiosemicacbazon Trong tài liệu [1] đã quy kết các dải hấp thụ chính trong bảng sau:

C¸c d¶i hÊp thô chÝnh trong phæ IR cña thiosemicacbazit

có tần số cao hơn và xuất hiện trong khoảng từ 1300 đến 1400-1500cm-1 trong phức chất của thiosemicacbazon salixylandehit, isatin, axetyl axeton với các kim loại như

Cu2+, Ni2+, Co3+,…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

Trong nhiều công trình, các tác giả cũng quan tâm đến dải hấp thụ đặc trưng cho liên kết M-O, M-N, M-S Theo tác giả [3], các dải hấp thụ đặc trưng cho loại liên kết này thường xuất hiện ở khoáng 600-100cm-1 với cường độ yếu

1.4.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton và cộng hưởng từ cacbon 13:

Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một trong những phương pháp hiện đại nhất 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 Như vậy, 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 Điều này dẫn tới 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 phân tử thiosemicacbazon và phức chất của chúng đều không có nhiều proton nên việc quy kết các pic trong phổ 1H-NMR tương đối dễ dàng Thông thường, proton có mặt trong các nhóm OH, NH-hidrazin, NH-amit, CH=N và SH; đôi lúc có thêm proton của các nhóm NH2, CH3, C6H5, CH2 Trong phổ cộng hưởng

từ proton của NH-hidrazin cho tín hiệu cộng hưởng ở khoảng 11,5ppm, proton ở

liên kết đôi CH=N ở vùng gần 8,3ppm và proton của OH ở khoảng 10ppm [3,25,26]

Hiện nay việc quy gán các tín hiệu cộng hưởng trên phổ được hỗ trợ bằng phần mềm ACD/I-labs/NMR

ACD/I-labs/NMR (http://www.acdlabs.com) là phần mềm hoạt động trực tuyến bao gồm hai phần: Databases - chứa dữ liệu thực nghiệm và Predictor- mô phỏng thống kê về các loại phổ HNMR, CNMR, NNMR, FNMR, PNMR Để lấy được phổ mô phỏng bằng NMR-Predictor hoặc phổ thực nghiệm từ NMR-Databases trước hết phải xây dựng phân tử bằng phần mềm Chemsketch

Đối với các hợp chất hữu cơ thì ACD/I-labs/NMR cho các phổ mô phỏng khá chính xác dựa trên thống kê hơn 1.200.000 giá trị độ dịch chuyển hoá học; 320.000 giá trị hằng số tương tác spin-spin đối với proton và 1.700.000 độ dịch chuyển hoá học đối với 13C Phương pháp mô phỏng này có tính đến cả tương tác nội phân tử ACD/HNMR và ACD/CNMR sử dụng các thông số tương tác thực nghiệm từ hơn 3000 cấu trúc

Phương pháp mô phỏng này cho độ chính xác cao đối với các hợp chất hữu

cơ những đối với phức chất kim loại thường có nhiều sai lệch Nguyên nhân có thể

là số lượng các nghiên cứu NMR về các hợp chất chứa kim loại chưa nhiều, các giá trị về độ dịch chuyển hoá học, hằng số ghép và tương tác nội phân tử thống kê được còn hạn chế nên phương pháp mô phỏng này ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu phức chất chưa thu được độ chính xác cao

Một nhược điểm nữa của phần mềm này là không phân biệt được proton của các nhóm OH, NH-hidrazin, NH-amit (các tín hiệu cộng hưởng từ đều ở vùng 10-11ppm và trùng chập vào nhau) Tuy nhiên trong phản ứng trên khuôn, proton của nhóm OH, NH-hidrazin và NH-amit đều tách ra hoàn toàn khi tạo thành phức chất,

do vậy phổ của phức chất sẽ không có tín hiệu của các proton này như trên phổ của phối tử tự do tương ứng Mặt khác, người ta chỉ quan tâm đến số pic, cường độ, vị trí tương đối và sự dịch chuyển tương đối của các pic, do vậy các giá trị độ dịch

chuyển hoá học mô phỏng được không cần thiết phải có độ chính xác cao so với thực nghiệm

1.4.3 Phương pháp phổ khối lượng:

Phương pháp phổ khối 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

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 e 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 Phương pháp ESI gồm 4 bước cơ bản như sau:

+ Bước 1: Ion hoá mẫu trong dung dịch: bước này thực hiện sự chuyển đổi

pH để tạo ra sự ion hoá trong dung dịch mẫu

+ Bước 2: Phun mù: dựa trên hai tác động là sức căng bề mặt và độ nhớt của dung môi hoà tan mẫu để điều chỉnh áp suất phun dung dịch mẫu

+ Bước 3: Khử dung môi: Giai đoạn này phụ thuộc vào nhiệt bay hơi của dung môi để cung cấp khí khô và nóng cho phù hợp với sự bay hơi của dung môi

+ Bước 4: Tách ion ra khỏi dung dịch: ion được tách ra có thể là một phân tử chất nghiên cứu liên kết với H+ hay Na+, K+, NH4+….nếu chúng có mặt trong dung dịch hoặc có thể là một ion chất khi mất đi một proton

Điều kiện ghi mẫu: Vựng đo m/z: 50-2000; ỏp suất phun mự 30psi; tốc độ khớ làm khụ 8lớt/ơhỳt, nhiệt độ làm khụ 3250C; tốc độ khớ: 0,4ml/phỳt; chế độ đo possitive

Dựa vào phổ khối lượng cú thể thu được cỏc thụng tin khỏc như: khối lượng phõn tử chất nghiờn cứu, cỏc mảnh ion phõn tử, tỉ lệ cỏc pic đồng vị Từ cỏc thụng tin này cú thể xỏc định được cụng thức phõn tử của phức chất và cấu tạo của phức chất dựa vào việc giả thiết sơ đồ phõn mảnh

Trong cỏc phức chất nghiờn cứu đều cú cỏc nguyờn tố cú nhiều đồng vị thỡ pic ion phõn tử sẽ tồn tại dưới dạng một cụm pic của cỏc đồng vị Cường độ tương đối giữa cỏc pic trong cụm pic đồng vị cũng cho ta thụng tin để xỏc nhận thành phần phõn tử hợp chất nghiờn cứu Muốn vậy người ta đưa ra cụng thức phõn tử giả định của hợp chất nghiờn cứu Tớnh toỏn lý thuyết cường độ tương đối của cỏc pic đồng vị sau đú so sỏnh với cường độ của cỏc pic trong phổ thực nghiệm để suy ra sự tương quan tỷ lệ cỏc pic đồng vị theo thực tế và theo lý thuyết Từ đú khẳng định cụng thức phõn tử phức chất giả định

Việc tớnh toỏn lý thuyết được sử dụng bằng cỏch sử dụng phần mềm tớnh toỏn isotope disstribution calculator: www.webelement.com hoặc http:/www.sisweb.com/mstool/isotope

1.5 THĂM Dề HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC PHỐI TỬ CÁC PHỨC CHẤT:

1.5.1 Phương phỏp thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định:

a Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định đ-ợc thực hiện dựa trên ph-ơng pháp pha loãng đa nồng độ Đây là ph-ơng pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

và nấm nhằm đánh giá mức độ kháng khuẩn mạnh yếu của các mẫu thử thông qua

các giá trị thể hiện hoạt tính là MIC (Minimum inhibitor concentration - nồng độ ức

chế tối thiểu), IC50 (50% inhibitor concentration - nồng độ ức chế 50%), MBC

(Minimum bactericidal concentration - nồng độ diệt khuẩn tối thiểu)

b Các chủng vi sinh vật kiểm định

Bao gồm những vi khuẩn và nấm kiểm định gây bệnh ở ng-ời:

- Bacillus subtilis: là trực khuẩn gram (+), sinh bào tử, th-ờng không gây

bệnh

- Staphylococcus aureus: cầu khuẩn gram (+), gây mủ các vết th-ơng, 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 đ-ờng ruột lên

men có ích, th-ờng có mặt trong hệ tiêu hoá của ng-ời và động vật

- Escherichia coli: vi khuẩn gram (-), gây một số bệnh về đ-ờng tiêu hoá nh-

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 đ-ờng tiết niệu, viêm màng não, màng trong tim, viêm ruột

- Salmonella enterica: vi khuẩn gram (-), vi khuẩn gây bệnh th-ơng hàn, nhiễm

trùng đ-ờng ruột ở ng-ời và động vật

- Candida albicans: là nấm men, th-ờng gây bệnh t-a l-ỡi ở trẻ em và các

bệnh phụ khoa

c Môi tr-ờng nuôi cấy

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

d Cách tiến hành

a Pha loãng mẫu thử:

Mẫu ban đầu đ-ợc pha loãng trong DMSO và n-ớc cất tiệt trùng thành một dãy 05 nồng độ hoặc theo yêu cầu và mục đích thử Nồng độ thử cao nhất đối với dịch chiết là 256g/ml và với chất sạch là 128g/ml

b Thử hoạt tính

Lấy 10l dung dịch mẫu thử ở các nồng độ vào đĩa 96 giếng, thêm 200l dung dịch vi khuẩn và nấm có nồng độ 5.105CFU/ml, ủ ở 37oC/24h

c Xử lý kết quả

- Giá trị MIC đ-ợc xác định tại giếng có nồng độ chất thử thấp nhất ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi sinh vật

- Giá trị IC50 đ-ợc tính toán dựa trên số liệu đo độ đục của môi tr-ờng nuôi

cấy bằng máy quang phổ TECAN và phần mềm raw data

- Giá trị MBC đ-ợc xác định bằng số khuẩn lạc trên đĩa thạch

1.5.2 Phương phỏp thử hoạt tớnh gõy độc tế bào:

a Thiết bị nghiên cứu

Tủ ấm CO2 (INNOVA CO-170); Tủ cấy sinh học an toàn cấp II; Máy li tâm (Universal 320R); Kính hiển vi ng-ợc (Zeizz); Tủ lạnh sâu -250C,-800C; Buồng đếm

tế bào (Fisher, Hoa kỳ); Máy quang phổ (Genios Tecan); Bình nitơ lỏng bảo quản tế bào và các dụng cụ thí nghiệm thông th-ờng khác

b Các dòng tế bào

Các dòng tế bào ung th- ở ng-ời đ-ợc cung cấp bởi ATCC gồm: KB (Human

epidermic carcinoma), ung th- biểu mô, là dòng luôn luôn đ-ợc sử dụng trong các

phép thử độ độc tế bào; Hep G2 (Hepatocellular carcinoma) - ung th- gan; LU (Human lung carcinoma) - ung th- phổi và MCF-7 (Human breast carcinoma) - ung

th- vú

c Ph-ơng pháp thử độc tế bào

Ph-ơng 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 th- ở điều kiện in vitro

Các dòng tế bào ung th- nghiên cứu đ-ợc nuôi cấy trong các môi tr-ờng 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 khác nhau, thời gian cấy chuyển cũng khác nhau Tế bào phát triển ở pha log sẽ đ-ợc sử dụng để thử độc tính

Thử độc tế bào: Mẫu thử đ-ợc pha loãng theo dãy nồng độ là 128 g/ml;

32g/ml; 8g/ml; 2g/ml; 0,5g/ml Bổ sung 200l dung dịch tế bào ở pha log nồng độ 3 x 104 tế bào/ml vào mỗi giếng (đĩa 96 giếng) trong môi tr-ờng RPMI

1640 cho các dòng tế bào Hep-G2, MCF-7, KB; môi tr-ờng DMEM cho LU-1 Giếng điều khiển có 200 l dung dịch tế bào 3x104 tế bào/ml ủ ở 370C/ 5% CO2

Sau 3 ngày thêm 50 l MTT (1mg/ml pha trong môi tr-ờng nuôi cấy không huyết thanh) và ủ tiếp ở 370C/4 giờ; loại bỏ môi tr-ờng, thêm 100 l DMSO lắc đều đọc kết quả ở b-ớc sóng 540 nm trên máy spectrophotometter Genios TECAN

Phần trăm kìm hãm sự phát triển của tế bào (Growth inhibition) = (OD điều khiển – OD mẫu) / OD điều khiển Giá trị IC50 đ-ợc tính dựa trên kết quả số liệu phần trăm kìm hãm sự phát triển của tế bào bằng phần mềm máy tính table curve

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM

2.1.1 Tổng hợp phối tử:

Các phối tử được tổng hợp theo sơ đồ chung như sau:

R C R

trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi trước khi tiến hành các thí nghiệm tiếp

theo

b Tổng hợp 4-metyl thiosemicacbazon benzanđehit (Hmthbz)

Hòa tan 0,2165gam 4-metyl-3-thiosemicacbazit(C2H7N2S) 97% tương ứng với 0,02 mol vào 20 ml nước, axit có pH= 1-2, lọc dung dịch sau đó cho vào 20 ml dung dịch etanol có chứa 0,2 ml benzanđehit (C7H6O) trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng cho tới khi thấy xuất hiện kết tủa màu trắng mịn tách ra thì khuấy thêm 30 phút nữa để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn Lọc kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp, rửa bằng nước, hỗn hợp rượu - nước, cuối cùng bằng đietyl ete Sản phẩm được làm khô trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi trước khi tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

c Tổng hợp 4-phenyl thiosemicacbazon benzanđehit (Hmthbz)

Hoà tan 0,668g (0,004 mol) 4- phenyl thiosemicacbazit (C7H9N3S) trong 20ml nước đã điều chỉnh môi trường bằng dung dịch HCl sao cho môi trường có pH

= 1-2 và thêm vào đó 20ml dung dịch etanol có chứa 0,4 ml benzanđehit (C7H6O)

trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng cho tới khi thấy xuất hiện kết tủa màu trắng mịn tách ra thì khuấy thêm 30 phút nữa để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn Lọc

kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp, rửa bằng nước, hỗn hợp rượu - nước, cuối cùng bằng đietyl ete Trước khi tiến hành các nghiên cứu tiếp theo ta làm khô sản phẩm trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi

d Tổng hợp 4- allyl thiosemicacbazon benzanđehit(Hathbz)

Hoà tan 0,2701 gam 4- allyl thiosemicacbazit (C4H9N3S) tương ứng với 0,001mol vào 20 ml nước đã điều chỉnh môi trường bằng dung dịch axit sao cho môi trường có

pH = 1-2 và thêm vào đó 20ml dung dịch etanol có chứa 0,1 ml benzanđehit (C7H6O) trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng cho tới khi thấy xuất hiện kết tủa màu

trắng mịn tách ra thì khuấy thêm 30 phút nữa để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn

toàn Lọc kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp, rửa bằng nước, hỗn hợp rượu -

nước, cuối cùng bằng đietyl ete Trước khi tiến hành các nghiên cứu tiếp theo ta làm khô sản phẩm trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi

Sau khi lọc rửa xong và làm khô trong bình hút ẩm, thử sơ bộ độ tan

của các phối tử ta thu đƣợc bảng sau:

1 Thiosemicacbazon benzanđehit Hthbz trắng rượu, axeton,

Trong dung môi thích hợp

Trong nước, dung dịch NH3

a Tổng hợp phức chất của Ni (II) với thiosemicacbazon benzanđehit: Ni(thbz) 2

Phức chất Pd(thbz)2 được tổng hợp bằng cách khuấy đều hỗn hợp của 5 ml dung dịch muối NiCl2 0,2M (0,001 mol) đã được điều chỉnh môi trường bằng dung dịch NH3 đến môi trường pH của dung dịch đạt 9-10 và 20ml etanol nóng có hoà tan 0,358g Hthbz (0,002 mol) Sau một thời gian quan sát thấy tách ra kết tủa màu nâu của phức Ni(II), tiếp tục khuấy hỗn hợp này trong vòng 1 giờ Sau đó tiến hành lọc trên phễu lọc thuỷ tinh xốp và rửa bằng nước, hỗn hợp rượu - nước và cuối cùng bằng đietyl ete Chất rắn được làm khô trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi

để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo

b Tổng hợp phức chất của Ni (II) với 4-metyl thiosemicacbazon

Hoà tan hoàn toàn 0,368g (0,002 mol) Hmthbz trong 20ml etanol nóng rồi đổ

từ từ vào dung dịch của 5 ml muối NiCl2 0,2M (0,001mol) đã được điều chỉnh môi trường bằng dung dịch NH3 (pH=9-10) Vừa đỏ vừa khuấy đều hỗn hợp trên máy khuấy từ ở 400C cho tới khi xuất hiện kết tủa màu nâu, sau đó khuấy tiếp thêm 1 giờ nữa ở nhiệt độ phòng để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn Lọc rửa kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp bằng nước, hỗn hợp rượu nước, rượu và cuối cùng là đietyl ete Làm khô chất rắn thu được trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi

c Tổng hợp phức chất của Ni (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon

Hoà tan hoàn toàn 0,51g (0,002 mol) Hmthbz trong 20ml etanol nóng rồi đổ

từ từ vào dung dịch của 5ml muối NiCl2 0,2M (0,001mol) đã được điều chỉnh môi trường bằng dung dịch NH3 (pH=9-10) Vừa đỏ vừa khuấy đều hỗn hợp trên máy khuấy từ ở 400C cho tới khi xuất hiện kết tủa màu đỏ, sau đó khuấy tiếp thêm 1 giờ nữa ở nhiệt độ phòng để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn Lọc rửa kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp bằng nước, hỗn hợp rượu nước, rượu và cuối cùng là đietyl ete Làm khô chất rắn thu được trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi

d Tổng hợp phức chất của Ni (II) với 4-allylthiosemicacbazon benzandehit: Ni(athbz) 2

Hoà tan hoàn toàn 0,438g (0,002 mol) Hathbz trong 20ml etanol nóng rồi đổ

từ từ vào dung dịch của 5ml muối NiCl2 0,2M (0,001mol) đã được điều chỉnh môi trường bằng dung dịch NH3 (pH=9-10) Vừa đỏ vừa khuấy đều hỗn hợp trên máy khuấy từ ở 400C cho tới khi xuất hiện kết tủa màu nâu, sau đó khuấy tiếp thêm 1 giờ nữa ở nhiệt độ phòng để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn Lọc rửa kết tủa trên phễu lọc đáy thuỷ tinh xốp bằng nước, hỗn hợp rượu nước, rượu và cuối cùng là đietyl ete Làm khô chất rắn thu được trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi

Các phức chất thu đƣợc đem thử sơ bộ tính tan đƣợc kê trong bảng sau:

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

Quy trình cụ thể như sau: Cân một lượng chính xác m0 gam mẫu trong khoảng 0,03  0,05g chuyển vào bình Kendan Thấm ướt mẫu bằng vài giọt H2SO4đặc rồi đun trên bếp điện cho tới khi mẫu tan hết Để ngội một ít rồi nhỏ vào đó 2ml 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 xanh nhạt đối với phức của Pd (II)

Để nguội dung dịch thu được, sau đó chuyển vào cốc và pha loãng thành 50ml Hút 10ml dung dịch Ni(II) vào bình nón 250 ml theemit 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 có nồng độ C mol/lit tới khi dung dịch chuyển sang màu tím (hết V ml EDTA ) Hàm lượng của Ni trong mẫu được tính theo công thức sau:

1000

10

50 58

Trong đó giá trị 0,316 chính là hàm lượng % theo khối lượng của Pd trong phức chất của nó với đimetyl glioxim

Bảng 3.1 Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại trong phức chất

STT Phức chất Hàm lượng ion kim loại Công thức giả định

3.2 NGHIÊN CƯU CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI

.Cấu tạo của benzanđehit và thiosemicacbazon benzanđehit với 2 dạng tồn tại được trình bày dưới đây:

Hình 3.1 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hthbz

Hình 3.2 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ni(thbz) 2

Hình 3.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthbz

Hình 3.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ni(mthbz) 2

Hình 3.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hathbz

Hình 3.6 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ni(athbz) 2

Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthbz

Hình 3.7 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ni(pthbz) 2

Bảng 3.2 Một số dải hấp thụ đặc trưng trong phổ của các phối tử Hthbz,

Trên phổ hấp thụ hồng ngoại của cả phối tử và phức chất chúng ta đều thấy xuất hiện dải hấp thụ ở vùng 3200 - 3400 cm-1, dải hấp thụ đặc trưng của nhóm NH Tuy nhiên trong phổ của phức chất đã có sự thay đổi có thể là tăng thêm hoặc giảm bớt đi số dải hấp thụ hoặc chuyển về số sóng cao hơn Điều này có thể giải thích là khi tham gia tạo phức phần khung thiosemicacbazon bị thiol hóa, nguyên tử H của nhóm N(2)H đã bị chuyển sang nguyên tử S, hình thành liên kết N(2) = C và sau đó nguyên tử H này bị thay thế bởi nguyên tử kim loại Bằng chứng cho kết luận này

là: thứ nhất là trên phổ hấp thụ của các phức chất xuất hiện thêm giải hấp thụ đặc trưng cho dao động của N = C, trong Ni(thbz)2 là 1606 cm-1; dải hấp thụ ở 1599 cm-

1 là dải hấp thụ của N(2) = C trong phức chất Ni(mthbz)2; trong phức Ni(athbz)2 ở

1566 cm-1 còn trong phức chất Ni(pthbz)2 thì dải này xuất hiện ở 1604 cm-1

Thứ hai đó là trên phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử tự do cũng không thấy xuất hiện dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết SH trong vùng

2570 cm-1 mà thấy xuất hiện dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết

C = S ở vị trí 870; 942; 911 và 941 cm-1 lần lượt trong các phổ của các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz và Hpthbz Điều này cho thấy phối tử tự do tồn tại ở trạng thái thion trong điều kiện ghi phổ Khi tạo phức thì dải này xuất hiện ở vị trí 848

cm-1 trong Ni(thbz)2); 880 cm-1 trong Ni(mthbz)2; 876 cm-1 trong Ni(athbz)2; 897

cm-1 trong Ni(pthbz)2 Sự chuyển dịch về phía số sóng thấp hơn này được giải thích

là do sự thiol hoá của phần khung thiosemicacbazon và S tham gia liên kết với ion kim loại

Ngoài ra ta còn thấy trên phổ của phối tử tự do dải hấp thụ ở 1540; 1544;

1547 và 1592 cm-1

tương ứng trong các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz và Hpthbz đặc trưng cho dao động hoá trị của liên kết C=N(1) nhưng trong phổ của phức chất dải này bị giảm cường độ và dịch chuyển về số sóng thấp hơn ở 1517 và 1513 cm-1

trong Ni(thbz)2, 1527 cm-1 trong Ni(mthbz)2, trong Ni(athbz)2 là 1521 và 1525 cm-1còn trong Ni(pthbz)2 là 1544 cm-1 Điều này chứng tỏ nguyên tử N(1) có tham gia tạo liên kết phối trí với ion kim loại trung tâm Khi tham gia liên kết phối trí, mật độ electron trên nguyên tử N này giảm kéo theo sự giảm về độ bội liên kết C=N(1) và

do đó dải hấp thụ đặc trưng cho liên kết này bị dịch chuyển về phía số sóng thấp hơn

Dải hấp thụ của nhóm CNN trong phối tử xuất hiện ở 1467, 1441, 1449 và

1443 cm1 lần lượt trong các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz và Hpthbztrong các phức tương ứng cũng bị giảm Dải hấp thụ của CNN trong phức chất Ni(thbz)2 xuất hiện ở 1440 cm-1, ở 1414 cm-1 trong phức chất Ni(mthbz)2, trong Ni(athbz)2 là 1446

cm-1 còn trong phức chất Ni(pthbz)2 là 1437 cm-1 Điều này được giải thích do đã

tạo liên kết phối trí giữa N(1) với ion kim loại trung tâm và sự thiol hoá phần khung thiosemicacbazon làm cho liên kết CNN trở nên cứng nhắc hơn và dao động kém linh động hơn nên dải hấp thụ yếu hơn Một bằng chứng khác cho phép khẳng định liên kết được hình thành qua nguyên tử N(1)

nữa đó là sự giảm về dải hấp thụ của dao động NN Trong phối tử Hthbz hay Hpthbz dải hấp thụ này xuất hiện ở 1060

cm-1 nhưng trong phức chất tương ứng với Ni(II) thì dải này xuất hiện ở 4043 cm-1 Trong phối tử Hmthbz dải hấp thụ ở 1032 cm-1

được gán cho dao động NN, dải này

bị giảm 15 cm-1 khi chuyển vào phức chất Ni(mthbz)2 Khi tồn tại trong phối tử Hathbz dải này xuất hiện ở 1063 cm-1 nhưng khi

vào phức chất Ni(athbz)2 thì dải này đã bị giảm về

1057 cm-1

Qua phân tích phổ hồng ngoại ta có thể

thấy mô hình tạo phức của phối tử Hthbz,

Hmthbz, Hathbz và Hpthbz với Ni(II) hình trên:

R: H, CH3, C3H5; C6H5

3.3 NGHIÊN CƯU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON

C PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG 3.3.1 Phổ cộng hưởng từ proton của các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz, Hpthbz

Để thuận tiện cho việc quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ proton của phối tử và phức chất tương ứng, chúng tôi tham khảo các kết quả phân tích phổ của thiosemicacbazit, 4 - metyl thiosemicacbazit, 4 - allyl thiosemicacbazit, 4 - phenyl thiosemicacbazit và benzanđehit là những chất đầu để tổng hợp phối tử Phổ cộnghưởng từ proton của các chất đầu trên các hình 3.8, 3.9, 3.10, 3.11 và các quy kết tín hiệu cộng hưởng trong bảng 3.3 được lấy từ thư viện phổ chuẩn của Viện Khoa học - Công nghệ Nhật bản (AIST) Phổ cộng hưởng từ proton của thiosemicacbazit và 4 - allyl thiosemicacbazit được chúng tôi ghi trên máy Brucker - 500MHz, ở 300K trong dung môi DMSO