Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon axetophenon

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài này nghiên cứu tổng hợp được 02 phối tử là N(4) - metyl thiosemicacbazon axetophenon và N(4) - phenyl thiosemicacbazon axetophenon. Kết quả nghiên cứu phổ khối lượng của các phức chất bằng phường pháp ESI cho thấy các phức chất này đơn nhân. Các phức chất đều bền trong điều kiện ghi phổ và khối lượng phân tử hoàn toàn phù hợp với công thức phân tử dự kiến. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon axetophenon

ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ðẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ QUANG HUY NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI THIOSEMICACBAZON AXETOPHENON CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ MÃ SỐ: 60.44.0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRỊNH NGỌC CHÂU THÁI NGUYÊN - 2013
i LỜI CẢM ƠN Em xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Trịnh Ngọc Châu Người thầy ñã giao ñề tài, chỉ ñạo hướng dẫn tận tình, ñộng viên, giúp ñỡ em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Khoa sau ðại Học, Khoa Hóa Học Trường ðHSP Thái Nguyên ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho em trong học tập và nghiên cứu ñề tài. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, NCS. Nguyễn Thị Bích Hường và các cán bộ phòng thí nghiệm phức chất và Hóa Sinh vô cơ – Khoa Hóa học Trường ðHKH Tự Nhiên, ðH Quốc gia Hà Nội ñã giúp ñỡ, tạo ñiều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Tổ Hóa trường THPT số I – Bắc Hà – Lào Cai, Gia ñình cùng bạn bè ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ và ñộng viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013 TÁC GIẢ Lê Quang Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ii LỜI CAM ðOAN Luận văn “Nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon axetophenon” ñược thực hiện từ tháng 5/2012. Luận văn sử dụng những thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, các thông tin ñã ñược ghi rõ nguồn gốc, các số liệu ñã ñược tổng hợp và sử lí. Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013 TÁC GIẢ Lê Quang Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iii MỤC LỤC Lời cảm ơn ............................................................................................................... i Lời cam ñoan........................................................................................................... ii Mục lục ................................................................................................................. iii Danh mục kí hiệu, các chữ viết tắt .......................................................................... iv Danh mục các bảng ................................................................................................. v Danh mục các hình ................................................................................................. vi MỞ ðẦU ................................................................................................................ 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 thiosemicacbazit và thiosemicacbazon ...... 4 1.2. GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ðỒNG VÀ KẼM .................................. 7 1.2.1. Giới thiệu về ñồng ......................................................................................... 7 1.2.2. Giới thiệu về kẽm .......................................................................................... 9 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 hạt nhân 1H và 13C ................................... 15 1.4.3. Phương pháp phổ khối lượng ....................................................................... 16 1.5. THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT ................................................................................................................... 18 1.5.1. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm ñịnh ............................................................ 18 1.5.2. Các chủng vi sinh vật kiểm ñịnh .................................................................. 18 1.5.3. Môi trường nuôi cấy .................................................................................... 19 1.5.4. Cách tiến hành ............................................................................................. 19 Chương 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................. 20 2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ ................................................................................ 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM............ 21 2.2.1. Tổng hợp phối tử ......................................................................................... 21 2.2.2. Tổng hợp các phức chất ............................................................................... 22 2.3. CÁC ðIỀU KIỆN GHI PHỔ .......................................................................... 23 2.4. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ TRONG PHỨC CHẤT. .. 24 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 25 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TẠO CỦA PHỐI TỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN 1H VÀ 13C CỦA CÁC PHỐI TỬ ................ 25 3.1.1. Phổ cộng hưởng từ proton của các phối tử Hmthacp, Hpthacp ..................... 25 3.1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của các phối tử Hmthacp, Hpthacp ............ 32 3.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI TRONG PHỨC CHẤT ..... 38 3.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ KHỐI LƯỢNG CỦA CÁC PHỨC CHẤT ...... 39 3.3.1. Phổ khối lượng của Cu(mthacp)2 và Zn(mthacp)2 ........................................ 39 3.3.2. Phổ khối lượng của Cu(pthacp)2 và Zn(pthacp)2 .......................................... 41 3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT TƯƠNG ỨNG ................................................................... 44 3.5. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ UV – Vis CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT.. 49 3.6. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG SINH CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT ........................................................................................................ 52 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iv DANH MỤC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT H 3C 2' C N (1) N (4)H 5 1' CH3 3' HN (2) C3 (I) 6' S 4' 5' N(4)- metyl thiosemicacbazon axetophenon (Hmthacp) H3C H C N(1) 6 2' N(4) 5 1' 7 3' HN(2) C3 (II) (I) 6' S 10 8 4' 9 5' N(4)- phenyl thiosemicacbazon axetophenon (Hpthacp) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
v DANH MỤC CÁC BẢNG STT Số bảng Chương I Trang Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng 1 Bảng 1.1 ngoại của thiosemicacbazit 14 Chương II Một số ñặc trưng của các phối tử và dung môi 2 Bảng 2.1 hòa tan 22 Ký hiệu các phức chất, màu sắc và dung môi hòa 3 Bảng 2.2 tan chúng 23 Chương III Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng 4 Bảng 3.1 từ proton của phối tử Hmthacp và Hpthacp 31 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR 5 Bảng 3.2 của các phối tử Hmthacp và Hpthacp 37 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong các 6 Bảng 3.3 phức chất. Cường ñộ tương ñối của pic ñồng vị 38 trong phổ khối lượng của Zn(mthacp)2 Cường ñộ tương ñối của pic ñồng vị trong phổ 7 Bảng 3.4 khối lượng của Cu(mthacp)2 40 Cường ñộ tương ñối của pic ñồng vị trong phổ 8 Bảng 3.5 khối lượng của Zn(mthacp)2 41 Cường ñộ tương ñối của pic ñồng vị trong phổ 9 Bảng 3.6 khối lượng của Cu(pthacp)2 43 Cường ñộ tương ñối của pic ñồng vị trong phổ 10 Bảng 3.7 khối lượng của Zn(pthacp)2 43 Một số dải hấp thụ ñặc trưng trong phổ IR của 11 Bảng 3.8 Hmethacp, Hpthacp và phức chất tương ứng của 48 chúng với Cu(II), Zn(II) 12 Bảng 3.9 Các cực ñại hấp thụ trên phổ UV – Vis của các 50 phối tử và các phức chất 13 Bảng 3.10 Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm ñịnh 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vi DANH MỤC CÁC HÌNH STT Số hình Chương III Trang 1 1 Hình 3.1 Phổ H-NMR của N(4)-metyl thiosemicacbazit 25 2 Hình 3.2 Phổ 1H-NMR của N(4)-phenyl thiosemicacbazit 25 3 Hình 3.3 Phổ 1HNMR của axetophenon 26 4 Hình 3.4 Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hmthacp 27 5 Hình 3.5 Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hpthacp 27 Phổ cộng hưởng từ proton thực nghiệm (a), mô 6 Hình 3.6 phỏng (b) của phối tử Hmthacp 28 7 Hình 3.7 Phổ cộng hưởng từ proton thực nghiệm (a), mô 29 phỏng (b) của phối tử Hpthacp 8 Hình 3.8 Phổ 13C – NMR N(4)-metyl thiosemicacbazit 32 9 Hình 3.9 Phổ 13C – NMR N(4)-phenyl thiosemicacbazit 32 10 Hình 3.10 Phổ 13C - NMR của axetophenon 32 11 Hình 3.11 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử 33 Hmthacp 12 Hình 3.12 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử 34 Hpthacp 13 Hình 3.13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C thực nghiệm (a) 35 và mô phỏng (b) của phối tử Hmthacp 14 Hình 3.14 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C thực nghiệm (a) 36 và mô phỏng (b) của phối tử Hpthacp 15 Hình 3.15 Phổ khối lượng của phức chất Cu(mthacp)2 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
16 Hình 3.16 Phổ khối lượng của phức chất Zn(mthacp)2 39 17 Hình 3.17 Phổ khối lượng của phức chất Cu(pthacp)2 41 18 Hình 3.18 Phổ khối lượng của phức chất Zn(pthacp)2 42 19 Hình 3.19 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthacp 45 20 Hình 3.20 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất 45 Cu(mthacp)2 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất 21 Hình 3.21 Zn(mthacp)2 46 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthacp 22 Hình 3.22 46 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất 23 Hình 3.23 Cu(pthacp)2 47 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất 24 Hình 3.24 Cu(pthacp)2 47 Phổ UV- Vis của phối tử Hmthacp và các phức 25 Hình 3.25 chất tương ứng của nó với Cu(II) và Zn(II) 49 Phổ UV- Vis của phối tử Hpthacp và các phức 26 Hình 3.26 chất tương ứng của nó với Cu(II) và Zn(II) 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 MỞ ðẦU Việc nghiên cứu các phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp ñang thu hút nhiều nhà hóa học, dược học, sinh - y học trên thế giới. Các ñề tài nghiên cứu trong lĩnh vực này rất phong phú vì các thiosemicacbazon rất ña dạng về thành phần, cấu tạo và kiểu phản ứng. Từ rất sớm, người ta ñã phát hiện hoạt tính diệt nấm, diệt khuẩn của thiosemicacbazit và các dẫn xuất thiosemicacbazon của nó [1, 3]. ðặc biệt là từ sau khi phát hiện ra phức chất của kim loại chuyển tiếp cis-platin [Pt(NH3)2Cl2] có hoạt tính ức chế sự phát triển ung thư vào năm 1969 thì nhiều nhà hóa học và dược học chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phức chất của kim loại với các phối tử hữu cơ có hoạt tính sinh học. Trong số các phức chất ñược nghiên cứu, phức chất của các thiosemicacbazon ñóng vai trò rất quan trọng [3, 10, 16, 27]. Ngày nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, ñặc biệt là hoạt tính chống ung thư của các phức chất thiosemicacbazon và dẫn xuất của chúng ñăng trên các tạp chí Hóa học, Dược học, Y- sinh học v.v... như Polyhedron, Inorganica Chimica Acta, Inorganic Biochemistry, European Journal of Medicinal Chemistry, Toxicology and Applied Pharmacology, Bioinorganic & Medicinal Chemistry, Journal of Inorganic Biochemistry v.v... 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, nghiên cứu cấu tạo của các 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 ñây, ngoài hoạt tính sinh học người ta còn khảo sát một số ứng dụng khác của thiosemicacbazon như tính chất ñiện hóa, hoạt tính xúc tác, khả năng ức chế ăn mòn kim loại v.v... Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm ñược các hợp chất có hoạt tính cao ñồng thời ñáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác như ít ñộc, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 ít gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho tế bào lành ñể dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và vật nuôi v.v... Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn ñề tài: “Nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon axetophenon” Với hy vọng rằng những kết quả thu ñược sẽ ñóng góp một phần nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazon nói chung và hoạt tính sinh học của chúng nói riêng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 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, nóng chảy ở 181-183oC. Kết quả nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X cho thấy phân tử có cấu trúc như sau: (1) H2N Gãc liªn kÕt MËt ®é ®iÖn tÝch (2) NH N(1) = -0.051 d o (2) a=118.8 N = 0.026 o a c b=119.7 C(4) = -0.154 C o c=121.5 o N = 0.138 H2N S d=122.5 S = -0.306 b (4) Trong ñó các nguyên tử N(1), N(2), N(4), C, S nằm trên cùng 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 hiñro của nhóm N(4)H2 bằng các gốc hiñrocacbon khác nhau ta thu ñược các dẫn xuất N(4) của thiosemicacbazit. Ví dụ như: N(4)- phenyl thiosemicacbazit, N(4)-etyl thiosemicacbazit, N(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 ñồ 1.1 dưới ñây: (R’’: H, CH3, C2H5, C6H5….). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 R H R + δ δ + C O + H2N N C NHR'' R' C N N C NHR'' H H R' S O H S R R C N N C NHR'' R' C N N C NHR'' H H2O H R' S OH H S Sơ ñồ 1.1: Mô tả cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon Phản ứng này xảy ra trong môi trường axit theo cơ chế AN. Vì trong số các nguyên tử N của thiosemicacbazit cũng như dẫn xuất thế N(4) của nó chỉ có nguyên tử N(1) là mang ñiện tích âm nên trong ñiều kiện bình thường, phản ứng ngưng tụ chỉ xảy ra nhóm N(1)H2 hiñrazin [4]. 1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazit và thiosemicacbazon Jensen là người ñầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của thiosemi- cacbazit [1]. Ông ñã tổng hợp, nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với ñồng(II) và ñã chứng minh rằng trong các hợp chất này thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử lưu huỳnh và nitơ của nhóm hiñrazin (N(1)H2). Trong quá trình tạo phức, phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình cis, ñồng thời xảy ra sự di chuyển nguyên tử H từ nhóm imin sang nguyên tử S và nguyên tử H này lại bị thay thế bởi kim loại. Do ñó phức chất ñược tạo thành theo sơ ñồ sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 NH2 NH2 N N M C C H2N H2N H2N S S NH2 NH N M cis C C NH2 S NH2 H2N S HS NH2 N C M D¹ng thion D¹ng thiol C N H2N S H2N trans Sơ ñồ 1.2: Sự tạo phức của thiosemicacbazit Sau công trình của Jensen, nhiều tác giả khác cũng ñưa ra kết quả nghiên cứu của mình về sự tạo phức của thiosemicacbazit với các kim loại chuyển tiếp khác. Nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với Ni(II) [13, 31] và Zn(II) [14] bằng các phương pháp từ hoá, phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng ñưa ra kết luận rằng liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại ñược thực hiện trực tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N - hiñrazin (N(1)), ñồng thời khi tạo phức phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis. Kết luận này cũng ñược khẳng ñịnh khi các tác giả [13, 16] nghiên cứu phức của một số ion kim loại như Cu(II), Pt(II), Pd(II), Co(II)… với thiosemicacbazit. Theo [8, 13, 23], trong ña số các trường hợp, khi tạo phức thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis và ñóng vai trò như một phối tử hai càng. Tuy nhiên trong một số trường hợp, do khó khăn về hoá lập thể, thiosemicacbazit ñóng vai trò như một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hình trans, khi ñó liên kết ñược thực hiện qua nguyên tử S. Một số ví dụ ñiển hình về kiểu phối trí này là phức của thiosemicacbazit với Ag(I), Cu(II), Co(II) [8, 23, 33]. Tóm lại, thiosemicacbazit thường có xu hướng thể hiện dung lượng phối trí bằng hai và liên kết ñược thực hiện qua nguyên tử S và N của nhóm hiñrazin. ðể thực hiện sự phối trí kiểu này cần phải tiêu tốn năng lượng cho quá trình chuyển phân tử từ cấu hình trans sang cấu hình cis và di chuyển nguyên tử H từ N(2) sang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 nguyên tử S. Năng lượng này ñược bù trừ bởi năng lượng dư ra do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng ñóng vòng. Do sự ña dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các phức chất thiosemicacbazon trở nên ña dạng và phong phú cả về số lượng và tính chất. Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon và các dẫn xuất của chúng có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực ñại. Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa nguyên tố có khả năng tham gia tạo phức thì phối tử ñóng vai trò như phối tử hai càng giống như thiosemicacbazit. Một số ví dụ cho trường hợp này là các phối tử thiosemicacbazon của benzanñehit, cyclohexanon axetophenon, octanal, menton… M N NHR N NHR N S N C N C N C H S SH H NHR dạng thion dạng thiol tạo phức Sơ ñồ 1.3: Sự tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R (H,CH3, C2H5, C6H5…)) Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối trí (D) và nguyên tử này ñược nối với nguyên tử N-hiñrazin (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 salixylalñehit (H2thsa hay H2pthsa), isatin (H2this hay H2pthis), axetylaxeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpy hay H2pthpy)….Trong phức chất với Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+..., các phối tử này tạo liên kết qua 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 thiosemicacbazon ba càng như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 D D M M hoÆc N S N S N N NH2 H NH2 a) a') Trong công trình nghiên cứu của mình các tác giả [3,19] ñã ñưa ra cấu tạo của phức chất chứa dẫn xuất của thiosemicacbazon 3 càng như sau: H N O Cl O Cl Pt Cu S C N N S H N S N S NH NH Phức chất của Pt(II) với N(4)-phenyl Phức chất của Cu(II) với N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin thiosemicacbazon salixylalñehit 1.2. GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ðỒNG VÀ KẼM 1.2.1. Giới thiệu về ñồng ðồng thuộc chu kỳ 4, nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, ñồng là một kim loại có màu ñỏ cam, có ñộ dẫn ñiện và ñộ dẫn nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt ñộ phòng chỉ có bạc có ñộ dẫn ñiện cao hơn). ðồng có lẽ là kim loại ñược con người sử dụng sớm nhất. Người ta ñã tìm thấy các ñồ dùng bằng ñồng có niên ñại khoảng năm 8700 trước công nguyên (TCN) (ñồng tự nhiên). Trong thời của nền văn minh Hy Lạp, kim loại này ñược biết với tên gọi chalkos. Trong thời kỳ La Mã, nó ñược biết với tên aes Cyprium. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 Từ những yếu tố lịch sử này, tên gọi latinh của nó ñược ñơn giản hóa thành Cuprum. ðồng có thể tồn tại tự do trong tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất. Các khoáng chất cacbonat: azurit (2CuCO3Cu(OH)2) và malachit (CuCO3Cu(OH)2) và các sulfua như: chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các ôxít như cuprit (Cu2O)..là các nguồn ñể sản xuất ñồng. ðồng có hai ñồng vị ổn ñịnh là 63Cu và 65Cu, cùng với một số ñồng vị phóng xạ. ðồng là một trong những nguyên tố rất ñặc biệt về mặt sinh vật học. Có lẽ nó là chất xúc tác của những quá trình oxy hóa nội bào. Người ta ñã nhận xét rằng rất nhiều cây, muốn phát triển bình thường, ñều cần phải có một ít ñồng và nếu dùng những hợp chất của ñồng ñể bón cho ñất (ñặc biệt là ñất bùn lầy) thì thu hoạch thường tăng lên rất cao. Các cơ thể thực vật có ñộ bền rất khác nhau ñối với lượng ñồng dư. Trong các ñộng vật thì một số loài nhuyễn thể (bạch tuộc, hàu) có chứa ñồng nhiều nhất. Trong các ñộng vật bậc cao, ñồng chủ yếu tập trung ở gan và ở các hạch tế bào của những mô khác. Ngược lại, những tế bào tại các chỗ sưng chứa rất ít ñồng. Nếu sinh vật bị thiếu ñồng (mỗi ngày cần ñến gần 5mg) thì việc tái tạo hemoglobin sẽ giảm dần và sinh ra bệnh thiếu máu, muốn chữa bệnh này người ta cho hợp chất của ñồng vào ñồ ăn. Trong số các ñồ ăn thì sữa và men có chứa nhiều Cu nhất. Một ñiều ñáng chú ý là trong máu người mẹ có thai, người ta thấy lượng ñồng tăng lên gấp ñôi so với khi bình thường Các muối Cu hóa trị một dễ tạo phức với nhiều phân tử và ion (NH3, CN-, S2O32-, … v.v cho những phức chất phần lớn dễ tan trong nước như: [Cu(NH3)2]Cl2, H[CuCl2], Na[Cu(CN)2] v .v . Rất ñặc trưng cho Cu hóa trị hai là sự tạo phức và hầu hết các muối Cu2+ ñều tách khỏi dung dịch dưới dạng những hydrat tinh thể. Với những muối tương ứng của kim loại kiềm, các muối Cu2+ cho những hợp chất kép có ñồng ở trong anion phức (chẳng hạn [CuCl4] 2-. Tuy nhiên, trong dung dịch, ña số các anion ñó không bền và dễ phân hủy thành những thành phần riêng. Bền hơn nhiều là cation phức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 [Cu(NH3)4]2+ màu xanh thẫm, rất ñặc trưng cho ñồng hóa trị hai. Cation này ñược tạo nên khi thêm amoniac dư vào dung dịch muối Cu2+. Do ñó, có thể dùng amoniac làm một thuốc thử của ñồng. 1.2.2. Giới thiệu về kẽm Kẽm thuộc chu kỳ 4, nhóm IIB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Kẽm là một nguyên tố kim loại, có số thứ tự là 30. Về một phương diện nào ñó, Zn có tính chất hóa học gần giống với magiê, vì ion của chúng có kích thước giống nhau và có trạng thái oxi hóa thông thường duy nhất là +2. Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái ðất và có 5 ñồng vị bền. Quặng kẽm ñược khai thác nhiều nhất là là Sphalerit, một sulfua kẽm. Những mỏ khai thác lớn nhất nằm ở Úc, Canada, Hoa Kì. Sản xuất kẽm bao gồm tuyển nổi quặng, nung, và cuối cùng là tách bằng dòng ñiện. Kẽm là một kim loại hoạt ñộng trung bình có thể kết hợp với ôxy và các phi kim khác, có thể tan trong với axít loãng ñể giải phóng hiñrô. Trạng thái ôxi hóa của kẽm là +2. Kẽm thuộc số nguyên tố quan trọng về mặt sinh vật học. Cây cối thường chứa một lượng kẽm ñến 10-4%, nhưng trong những loại cây ñặc biệt, lượng kẽm lớn hơn nhiều. Như cây plantago chứa 0,02% kẽm,còn các hoa quả tím chứa 0,05% kẽm. Người ta ñã biết rằng một lượng ít kẽm cần thiết cho sự sinh trưởng và sinh hoa quả của rất nhiều cây cối. Về phía ñộng vật, những thí nghiệm với chuột cũng cho thấy kết quả như thế. Kẽm cũng xúc tiến mạnh sự phát triển của các loại mốc và nấm (ñặc biệt ñối với nấm men). Trong tro của một số loại sò hến có ñến 12% nguyên tố ñó. Cơ thể con người có trên 0,001%. Kẽm ñặc biệt có nhiều ở răng (0,02%), hệ thống thần kinh và các tuyến sinh dục. Người ta ñã quan sát thấy một ñiều ñặc biệt là vào mùa cá ñẻ, kẽm chuyển từ các mô cơ thể của con ñực vào tinh dịch của chúng. Khác với nhôm, kẽm không những tan trong kiềm mạnh mà còn tan cả trong amoniac. Cơ chế hoá học của quá trình hoà tan trong hai trường hợp có thể biểu diễn bằng các phương trình: Zn + 2HOH = H2 + Zn(OH)2 và sau ñó Zn(OH)2+ OH- = [Zn(OH)3]- hoặc [Zn(OH)4]2-. Thực chất của quá trình là tách màng bảo vệ ra khỏi kim loại, do ñó kim loại có khả năng tiếp tục tác dụng với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10 nước. Sự kết tủa kẽm hydroxyt trong quá trình trung hoà dung dịch axit xảy ra vào khoảng pH = 6. Sự phân ly theo kiểu bazơ của nó ứng với các hằng số sau ñây: K1 = 4.10-5, K2 = 2.10-9. Tương tự như stanit, aluminat, v.v.. các zincat trong dung dịch nước thuỷ phân rất mạnh, và chỉ có thể tồn tại khi có dư kiềm. Một số trong các zincat tạo thành ví dụ: Na[Zn(OH)3 ], Na2 [Zn(OH)4], Ba2[Zn(OH)4 ] ñã tách ra ñược ở dạng rắn. Số lớn zincat có thể ñiều chế ñược bằng cách nấu chảy ZnO với các oxit kim loại khác. Các zincat ñiều chế bằng ñường lối khô như thế, thực tế không tan trong nước. Ngoài các kiềm mạnh, Zn(OH)2 còn tan trong dung dịch amoniac, sự hoà tan là do tạo thành phức chất theo sơ ñồ: Zn 2+ + xNH 3 = [Zn(NH 3 ) 2x+ ] .. trong ñó x phụ thuộc vào nồng ñộ amoniac. Ta có thể lấy x = 4 làm giá trị trung bình. Khi ñó, các hằng số không bền của các amoniac của Zn là 3.10-10. Từ ñó, có thể thấy phức chất amoniacat của kẽm khá bền. Kẽm sunfat là muối kỹ thuật quan trọng nhất của kẽm, thường dùng làm nguyên liệu ñể ñiều chế các hợp chất khác của kẽm. Kẽm sunfat dùng trực tiếp trong kỹ nghệ thuốc nhuộm vô cơ, trong việc in vải hoa, trong y khoa .v.v…) 1.3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG Các phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon ñược quan tâm rất nhiều không chỉ với ý nghĩa khoa học mà ở chúng còn tiềm ẩn nhiều khả năng ứng dụng trong thực tiễn. Người ta còn ñặc biệt quan tâm ñến hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng. Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon ñược phát hiện ñầu tiên bởi Domagk. Khi nghiên cứu các hợp chất thiosemicacbazon, ông ñã nhận thấy một số hợp chất thiosemicacbazon có hoạt tính kháng khuẩn [3]. Sau phát hiện của Domagk, hàng loạt tác giả khác [10, 11, 17, 32] cũng ñưa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạt tính sinh học của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11 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 benzalñehit ñều có khả năng diệt vi trùng lao. Trong ñó p-axetaminobenzalñehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1) ñược xem là thuốc chữa bệnh lao hiệu nghiệm nhất hiện nay. H3C C NH CH N NH C NH2 O S (TB1) Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriñin-3, 4-etylsunfobenzalñehit (TB3) và pyriñin-4, cũng ñang ñược sử dụng trong y học chữa bệnh lao. Thiosemicacbazon isatin ñược dùng ñể chữa bệnh cúm, ñậu mùa và làm thuốc sát trùng. Thiosemicacbazon của monoguanyl hiñrazon có khả năng diệt khuẩn gam dương... Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken, coban và ñặc biệt của kẽm ñược dùng làm thuốc chống thương hàn, kiết lị, các bệnh ñường ruột và diệt nấm [1]. Phức chất của ñồng(II) với thiosemicacbazit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [28]. Các tác giả [11, 17] ñã nghiên cứu và ñưa ra kết luận cả phối tử và phức chất Pd(II) với 2-benzoylpyriñin N(4)-phenyl thiosemicacbazon và Pd(II), Pt(II) với pyriñin-2-cacbalñehit thiosemicarbazone ñều có khả năng chống lại các dòng tế bào ung thư như MCF - 7, TK - 10, UACC – 60, trong số các phức chất ñó thì phức của Pd(II) với 2-benzoylpyriñin N(4)-phenyl thiosemicacbazon có giá trị GI50 (nồng ñộ ức chế 50%) thấp nhất trong 3 dòng ñược chọn nghiên cứu. Ở Việt Nam, một số nghiên cứu hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon, phức chất của chúng cũng ñã ñược tiến hành với một số kim loại chuyển tiếp như ñồng, niken, molipñen… Tác giả [1] ñã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon salixylanñehit (H2thsa), thiosemicacbazon isatin (H2this) và phức chất của chúng. Kết quả thử khả năng ức chế sự phát triển khối u cho thấy cả hai phức chất Cu(Hthis)Cl và Mo(Hthis)Cl ñều có tác dụng làm giảm mật ñộ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào và từ ñó ñã làm giảm chỉ số phát triển của khối u. Khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn