Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon isatin

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn này phân tích phổ khối lượng của các phức chất. Kết quả cho thấy 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. Đã sử dụng phần mềm Isotope Disstribution Calculator để tính toán cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử của phức chất. 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: Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon isatin

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HOÀNG THỊ NGỌC HÀ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI THIOSEMICACBAZON ISATIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - NĂM 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn THÁI NGUYÊN - NĂM 2012
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HOÀNG THỊ NGỌC HÀ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI THIOSEMICACBAZON ISATIN Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Trịnh Ngọc Châu THÁI NGUYÊN - NĂM 2012 THÁI Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại NGUYÊN học Thái Nguyên - NĂM 2012http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trịnh Ngọc Châu, người thầy đã hướng dẫn tận tình, chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn NCS. Nguyễn Thị Bích Hường và các thầy cô giáo, cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học, Trường ĐHKH Tự Nhiên, ĐH Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Xin trân trọng cảm ơn phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân, phòng Phổ khối lượng, phòng Phổ hồng ngoại (Viện Hóa học) đã giúp tôi thực hiện một số thực nghiệm về đặc trưng mẫu Xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu, khoa Sau đại học, các thầy cô giáo khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập , nghiên cứu và thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, tổ hóa trường THPT thị xã Cao Bằng và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, ngày 15 tháng 06 năm 2012 Tác giả Hoàng Thị ngọc Hà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Hoàng Thị Ngọc Hà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC TỪ, KÍ HIỆU VIẾT TẮT ETDA : Đietylen điamin tetraaxetic ET-OO : Eriocrom đen T Hth : Thiosemicacbazit Hthisa : Thiosemicacbazon isatin Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục các từ viết tắt Mục lục ...........................................................................................................................i Danh mục các bảng .....................................................................................................iv Danh mục các hình ......................................................................................................vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 Chƣơng 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. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÖNG ...................................................................................... 7 1.3. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP ...................... 10 1.3.1. Giới thiệu về đồng ........................................................................ 10 1.3.3. Giới thiệu về niken........................................................................ 13 1.3.4. Giới thiệu về palađi....................................................................... 14 1.4.2. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13C .................. 18 1.4.3. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng........................................................ 19 1.5. THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT . 21 1.5.1. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định .......................................... 21 1.5.2. Các chủng vi sinh vật kiểm định .................................................. 21 1.5.3. Môi trƣờng nuôi cấy ..................................................................... 22 1.5.4. Cách tiến hành .............................................................................. 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ii Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM ........................................................................... 23 2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ ........................................................................ 23 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM .. 23 2.2.1. Tổng hợp phối tử .......................................................................... 23 2.2.2. Tổng hợp phức chất ...................................................................... 24 2.3. ĐIỀU KIỆN GHI PHỔ ........................................................................... 25 2.4. PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI .............................................. 26 2.4.1. Phân tích hàm lƣợng đồng ............................................................ 26 2.4.2. Phân tích hàm lƣợng kẽm ............................................................. 26 2.4.3. Phân tích hàm lƣợng niken ........................................................... 27 2.4.4. Phân tích hàm lƣợng palađi .......................................................... 27 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 29 3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI TRONG CÁC PHỨC CHẤT ................................................................................................. 29 3.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ KHỐI LƢỢNG CỦA CÁC PHỨC CHẤT 29 3.2.1. Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(thisa)2 ..................................... 29 3.2.2. Phổ khối lƣợng của phức chất Zn(thisa)2 ..................................... 31 3.2.3. Phổ khối lƣợng của phức chất Ni(thisa)2 ...................................... 32 3.2.4. Phổ khối lƣợng của phức chất Pd(thisa)2...................................... 34 3.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI CỦA PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT ....................................................................................... 35 3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ CỘNG HƢỞNG TỪ HẠT NHÂN 1H VÀ 13C CỦA PHỐI TỬ HThisa .................................................................... 40 3.4.1. Kết quả phân tích phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hthisa 40 3.4.2. Kết quả phân tích phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hthisa....................................................................................................... 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iii 3.5. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT ................................................................................................. 50 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại của thiosemicacbazit............................................................................... 17 Bảng 2.1: Kí hiệu các phức chất, màu sắc và dung môi hòa tan chúng .......... 25 Bảng 3.1: Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại trong các phức chất ........... 29 Bảng 3.2: Cƣờng độ tƣơng đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử của phức chất Cu(thisa)2 .............................................................. 31 Bảng 3.3: Cƣờng độ các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử của phức chất Zn(thisa)2 .................................................................................. 32 Bảng 3.4: Cƣờng độ tƣơng đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử của phức chất Ni(thisa)2 .............................................................. 33 Bảng 3.5: Cƣờng độ các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử của phức chất Pd(thisa)2 .................................................................................. 34 Bảng 3.6: Một số dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại của phối tử và các phức chất 38 Bảng 3.7: So sánh các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ cộng hƣởng từ proton của các chất đầu và phổ mô phỏng, phổ thực nghiệm của phối tử Hthisa ............................................................................................... 43 Bảng 3.8: Qui gán các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hthisa ............................................................................ 45 Bảng 3.9: So sánh các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13 C của các chất đầu và phổ mô phỏng, phổ thực nghiệm của phối tử Hthisa ........................................................................................... 48 Bảng 3.10: Qui gán các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hthisa ............................................................ 50 Bảng 3.11: Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của phối tử và các phức chất.................................................................................... 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
v DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Trang Sơ đồ 1.1: Cơ chế phản ứng ngƣng tụ tạo thành thiosemicacbazon ................... 3 Sơ đồ 1.2: Sự tạo phức của thiosemicacbazit ...................................................... 4 Sơ đồ 1.3: Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R (H, CH3, C2H5, C6H5…) .... 5 Sơ đồ 1.4: Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng ............................................ 6 Sơ đồ 2.1: Sơ đồ tổng hợp phối tử thiosemicacbazon ..................................... 23 Sơ đồ 2.2: Sơ đồ tổng hợp các phức chất của Ni2+, Cu2+,Pd2+,Zn2+ với thiosemicacbazon ............................................................................. 24 Hình 3.1: Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(thisa)2 .......................................... 30 Hình 3.2. Phổ khối lƣợng của phức chất Zn(thisa)2........................................... 31 Hình 3.3: Phổ khối lƣợng của phức chất Ni(thisa)2 ........................................... 33 Hình 3.4: Phổ khối lƣợng của phức chất Pd(thisa)2 ........................................... 34 Hình 3.5: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hthisa ....................................... 35 Hình 3.6: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(thisa)2 ............................. 36 Hình 3.7: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(thisa)2 ............................. 36 Hình 3.8: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ni(thisa)2 .............................. 37 Hình 3.9: Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pd(thisa)2 ............................. 37 Hình 3.10: Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hthisa ............................... 41 Hình 3.11: Phổ cộng hƣởng từ proton của thiosemicacbazit (Hth)(chuẩn) ....... 41 Hình 3.12: Phổ cộng hƣởng từ proton của chất đầu isatin ................................. 42 Hình 3.13: Phổ cộng hƣởng từ proton mô phỏng của phối tử Hthisa ................ 43 Hình 3.14: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hthisa ....................... 46 Hình 3.15: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của thiosemicacbazit (Hth) (chuẩn) ... 47 Hình 3.16: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của isatin ..................................... 47 Hình 3.17: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C mô phỏng của Hthisa .................. 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU Phức chất đã và đang là đối tƣợng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học bởi những ứng dụng to lớn của chúng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là đối với y học trong việc chống lại một số dòng vi khuẩn, virut. Từ khi phát hiện hoạt tính ức chế sự phát triển ung thƣ của phức chất cis-platin [Pt(NH3)2Cl2] vào năm 1969, nhiều nhà hóa học và dƣợc học đã chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phức chất kim loại chuyển tiếp. Trong số đó, phức chất của các kim loại chuyển tiếp với các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càng, có khả năng tạo hệ vòng lớn có cấu trúc gần giống với cấu trúc của các hợp chất trong cơ thể sống đƣợc quan tâm hơn cả. Một trong số các phối tử kiểu này là thiosemicacbazit và dẫn xuất thiosemicacbazon của nó. Việc nghiên cứu các phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp đang thu hút nhiều nhà hóa học, dƣợc học, sinh - y học trên thế giới. Các đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực này rất phong phú vì thiosemicacbazon rất đa dạng về thành phần, cấu trúc và kiểu phản ứng. Ngày nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, kể cả hoạt tính chống ung thƣ của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng đăng trên các tạp chí Hóa học, Dƣợc học, Y- sinh học v.v... nhƣ 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 và phức chất của chúng với các kim loại khác nhau, nghiên cứu cấu trúc của các sản phẩm và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng. Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm đƣợc các hợp chất có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 nhƣ không độc, không gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho tế bào lành ... để dùng làm thuốc chữa bệnh cho ngƣời và vật nuôi. 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 của một số phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon isatin ” Với hy vọng rằng những kết quả thu đƣợc sẽ đóng góp một phần nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazon và hoạt tính sinh học chúng . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 Chƣơng 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 phƣơng pháp nhiễu xạ tia X cho thấy phân tử có cấu trúc nhƣ sau: (1) H2N Gãc liªn kÕt MËt ®é ®iÖn tÝch (2) N(1) = -0.051 d NH o (2) a=118.8 N = 0.026 o a b=119.7 C(4) = -0.154 C c o c=121.5 o N = 0.138 H2N S d=122.5 S = -0.306 b (4) Trong đó 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 hiđro trong nhóm N(4)H2 bằng các gốc hiđrocacbon khác nhau ta thu đƣợc các dẫn xuất thế N(4) của thiosemicacbazit. Ví dụ: N(4)-phenyl thiosemicacbazit, N(4)-etyl thiosemicacbazit, N(4)-metyl thiosemicacbazit … Khi thiosemicacbazit hoặc dẫn xuất thế của nó ngƣng tụ với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các thiosemicacbazon tƣơng ứng theo sơ đồ 1.1 (R’’: H, CH3, C2H5, C6H5...). R H R  +  + 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 đồ 1.1: Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 Phản ứng tiến hành trong môi trƣờng axit theo cơ chế A N. Trong điều kiện thƣờng, phản ứng ngƣng tụ chỉ xảy ra ở nhóm N (1)H2 hiđrazin [4] vì trong số các nguyên tử N của thiosemicacbazit cũng nhƣ dẫn xuất thế N (4) của nó, nguyên tử N(1) có mật độ điện tích âm lớn nhất. 1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazit và thiosemicacbazon Jensen là ngƣời đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của thiosemicacbazit [1]. Ông đã tổng hợp, nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với Cu(II) và đã chứng minh rằng trong các hợp chất này thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử S và N (1). Trong quá trình tạo phức, phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình cis, đồng thời xảy ra sự chuyển nguyên tử H từ nhóm imin sang nguyên tử S và nguyên tử H này lại bị thay thế bởi kim loại. 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 đồ 1.2: Sự tạo phức của thiosemicacbazit Sau Jensen, nhiều tác giả khác cũng đƣa ra kết quả nghiên cứu 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 phƣơng pháp từ hoá, phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng đƣa ra kết luận rằng liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 với nguyên tử kim loại đƣợc thực hiện qua nguyên tử S và nguyên tử N(1), đồng thời khi tạo phức phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis. Kết luận này cũng đƣợc khẳng định khi các tác giả [13,16] nghiên cứu phức của thiosemicacbazit với một số ion kim loại nhƣ Pt(II), Pd(II), Co(II). Nhƣ vậy, thiosemicacbazit có xu hƣớng thể hiện dung lƣợng phối trí bằng hai và liên kết đƣợc thực hiện qua nguyên tử S và N(1). Để thực hiện kiểu phối trí này cần phải tiêu tốn năng lƣợng cho quá trình chuyển phân tử từ cấu hình trans sang cấu hình cis và chuyển vị nguyên tử H từ N (2) sang nguyên tử S. Năng lƣợng này đƣợc bù trừ bởi năng lƣợng dƣ ra do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng đóng vòng. Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp, do khó khăn về lập thể, thiosemicacbazit đóng vai trò nhƣ một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hình trans, khi đó liên kết đƣợc thực hiện qua nguyên tử S. Một số ví dụ điển hình về kiểu phối trí này là phức của thiosemicacbazit với Ag(I) [23]. Sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các thiosemicacbazon phong phú cả về số lƣợng và tính chất. Cũng nhƣ thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon và các dẫn xuất của chúng có khuynh hƣớng thể hiện dung lƣợng phối trí cực đại. Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa nguyên tử có khả năng cho electron thì thiosemicacbazon đóng vai trò nhƣ phối tử hai càng giống nhƣ thiosemicacbazit. Ví dụ: các thiosemicacbazon của benzanđehit, xyclohexanon, 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 đồ 1.3: Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R (H, CH3, C2H5, C6H5…) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối trí (D) và nguyên tử này đƣợc nối với nguyên tử N (1) qua hai hay ba nguyên tử trung gian thì khi tạo phức, thiosemicacbazon này thƣờng có khuynh hƣớng thể hiện dung lƣợng phối trí bằng 3 với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S. Ví dụ: thiosemicacbazon hay dẫn xuất thiosemicacbazon của salixylanđehit (H2thsa hay H2pthsa), isatin (H2this hay H2pthis), axetylaxeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpy hay H2pthpy)... Trong phức chất của chúng với Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+..., các phối tử này có bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành các vòng 5 hoặc 6 cạnh bền [1,3,6]. Mô hình tạo phức của phối tử thiosemicacbazon ba càng đã đƣợc các tác giả [1,3] xác định nhƣ sau: D D M M hoÆc N S N S N N NH2 H NH2 a) a') Các thiosemicacbazon bốn càng thƣờng đƣợc điều chế bằng cách ngƣng tụ hai phân tử thiosemicacbazit với một phân tử đicacbonyl. NHR N C R R N SH O H2N NHR'' C C 2 + 2 H2O + N C C C H S R' R' O N SH N C NHR'' Sơ đồ 1.4: Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng Các phối tử bốn càng loại này có bộ nguyên tử cho N, N, S, S nằm trên cùng một mặt phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí phối trí trên mặt phẳng xích đạo của phức chất tạo thành. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 Trong một số ít trƣờng hợp, do khó khăn về lập thể các thiosemicacbazon mới thể hiện vai N N S NH trò của phối tử một càng [24,25]. Ví dụ nhƣ phức HN Cu + ClO4- N chất của Cu(II) với N(4)-phenyl thiosemicacbazon HN S N N 2-benzoylpyridin [24] có cấu tạo nhƣ hình bên. (I) (II) Trong đó, một phối tử là phối tử 1 càng còn phối tử kia là phối tử 3 càng. 1.2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÖNG Các phức chất của thiosemicacbazon đƣợc quan tâm rất nhiều không chỉ vì ý nghĩa khoa học mà các hợp chất này còn có nhiều khả năng ứng dụng trong thực tiễn. Gần đây, 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 đƣợc sử dụng trong phản ứng tạo nhựa epoxy từ xyclohexen và stiren. Các phức chất của Pd với thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch của anken (phản ứng Heck) [18]. Một số thiosemicacbazon cũng đã đƣợc 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 N(4)-metylthiosemicacbazon, N(4)-phenylthiosemicacbazon của 2-axetylpyriđin 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% [12,20]. Các thiosemicacbazon cũng đƣợc sử dụng trong hóa học phân tích để tách cũng nhƣ xác định hàm lƣợng của nhiều kim loại. Ví dụ: phƣơng pháp trắc quang đã đƣợc sử dụng để xác định hàm lƣợng của Cu(II) và Ni(II) trong dầu ăn và dầu của một số loại hạt dựa trên khả năng tạo phức của chúng với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 1-phenyl-1,2-propanđion-2-oximthiosemicacbazon [29], xác định hàm lƣợng Zn(II) trong cơ thể ngƣời và các mẫu thuốc dựa trên khả năng tạo phức với phenanthraquinon monophenyl thiosemicacbazon [35]… Nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [36] đã sử dụng các thiosemicacbazon để tách và xác định hàm lƣợng các ion kim loại nặng độc hại, đặc biệt là Hg và Cd. Bên cạnh đó, nhiều tác giả đã chế tạo đƣợc các điện cực chọn lọc ion trên cơ sở các thiosemicacbazon nhƣ: điện cực chọn lọc ion Cu2+ trên cơ sở benzil (bisthiosemicacbazon) [37]; điện cực chọn lọc ion Hg2+ trên cơ sở salixylandehit thiosemicacbazon [38]; điện cực chọn lọc ion Al3+ trên cơ sở glyoxal(bisthiosemicacbazon) [39]…Các điện cực này có thời gian phục hồi nhanh, khoảng nồng độ làm việc rộng, và thời gian sử dụng dài. Đây là một hƣớng mới trong nghiên cứu các ứng dụng của thiosemicacbazon. Ngƣời ta còn đặc biệt quan tâm đến hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng. Hiện nay, ngƣời ta nghiên cứu các phức chất trên cơ sở thiosemicacbazon với mong muốn tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, ít độc hại để dùng trong y dƣợc. Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon đƣợc phát hiện đầu tiên bởi Domagk. Khi nghiên cứu các thiosemicacbazon, ông đã nhận thấy một số hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn [3]. Sau phát hiện của Domagk, hàng loạt tác giả khác [10,11,17,32] cũng đƣa ra kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng nhƣ phức chất của chúng. Tác giả [35] cho rằng tất cả các thiosemicacbazon của dẫn xuất thế para của benzanđehit đều có khả năng diệt vi trùng lao. Trong đó p-axetaminobenzanđehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1) đƣợc xem là thuốc chữa bệnh lao hiệu nghiệm nhất hiện nay. H3C C NH CH N NH C NH2 O S (TB1) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin-3, 4-etylsunfobenzanđehit (TB3) và pyriđin-4, cũng đang đƣợc sử dụng để chữa bệnh lao. Thiosemicacbazon isatin đƣợc dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát trùng. Thiosemicacbazon của monoguanyl hiđrazon có khả năng diệt khuẩn gam (+).... Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken, coban đặc biệt là kẽm đƣợc dùng làm thuốc chống thƣơng hàn, kiết lị, các bệnh đƣờng ruột và diệt nấm [1]. Phức chất của đồng (II) với thiosemicacbazit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ [28]. Ở Việt Nam, đã có một số nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng với một số kim loại chuyển tiếp nhƣ Cu, Ni, Mo ... Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit (Hth), thiosemicacbazon salixylanđehit (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(Hth)3Cl3 đem thử đều có tác dụng làm giảm mật độ tế bào ung thƣ, 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 thƣ SARCOMAR-TG180 trên chuột trắng SWISS của Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hth)3Cl3 là 36,8%. Tiếp sau đó, các tác giả [3,6] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phức chất của Pt(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon. Kết quả cho thấy, các phức chất của Pt(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon isatin, thiosemicacbazon furanđehit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ gan, ung thƣ màng tim, ung thƣ màng tử cung. Phức chất của Pt(II) với 4- metyl thiosemicacbazon isatin, 4-metyl thiosemicacbazon furanđehit đều có khả năng ức chế tế bào ung thƣ màng tim và ung thƣ biểu mô ở ngƣời. 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 mà hợp chất cacbonyl có Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10 nguồn gốc từ tự nhiên nhƣ octanal, campho, xitronenlal, mentonua. Trong số đó, phức chất Cu(II) của các phối tử thiosemicacbazon xitronenal và thiosemicacbazon menton đều có khả năng ức chế mạnh trên cả hai dòng tế bào ung thƣ gan và phổi. 1.3. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 1.3.1. Giới thiệu về đồng Đồng là một trong những nguyên tố rất đặc biệt về mặt sinh vật học. Có lẽ nó là chất xúc tác của những quá trình oxy hóa nội bào. Ngƣời ta đã nhận xét rằng rất nhiều cây, muốn phát triển bình thƣờng, đều cần phải có một ít đồng và nếu dùng những hợp chất của đồng để bón cho đất (đặc biệt là đất bùn lầy) thì thu hoạch thƣờng tăng lên rất cao. Các cơ thể thực vật có độ bền rất khác nhau đối với lƣợng đồng dƣ. Trong các động vật thì một số loài nhuyễn thể (bạch tuộc, hàu) có chứa đồng nhiều nhất. Trong các động vật cao đẳng, đồng chủ yếu tập trung ở gan và ở các hạch tế bào của những mô khác. Ngƣợc lại, những tế bào tại các chỗ sƣng chứa rất ít đồng. Nếu sinh vật bị thiếu đồng (mỗi ngày cần đến gần 5mg) thì việc tái tạo hemoglobin sẽ giảm dần và sinh ra bệnh thiếu máu, muốn chữa bệnh này ngƣời ta cho hợp chất của đồng vào đồ ăn. Trong số các đồ ăn thì sữa và men có chứa nhiều Cu nhất. Một điều đáng chú ý là trong máu ngƣời mẹ có thai, ngƣời ta thấy lƣợng đồng tăng lên gấp đôi so với khi bình thƣờng Đồng thuộc chu kỳ 4, nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Đồng là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, màu đỏ. Trong các hợp chất, đồng có số oxi hoá là +1, +2 trong đó trạng thái oxi hoá +2 đặc trƣng hơn. Trong tự nhiên, đồng có 2 đồng vị bền là 63Cu : 70,13%, 65Cu : 29,87% Cấu hình electron của Cu là 1s22s22p63s23p63d104s1. Ion Cu2+ có cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d9 Các muối Cu hóa trị một dễ tạo phức với nhiều phân tử và ion (NH 3, CN-, S2O32-, … v.v cho những phức chất phần lớn dễ tan trong nƣớc nhƣ: [Cu(NH3)2]Cl2, H[CuCl2], Na[Cu(CN)2] v .v . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn