Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học các phức chất của Zn(II), Cu(II) với thiosemicacbazon benzanđehit và dẫn xuất thế N(4) – phenyl của nó

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài nghiên cứu được thực hiện nhằm nghiên cứu các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ UV - Vis, phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C để xác định công thức phân tử, cách phối trí của các phối tử và công thức cấu tạo của các 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: Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học các phức chất của Zn(II), Cu(II) với thiosemicacbazon benzanđehit và dẫn xuất thế N(4) – phenyl của nó

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ NGUYỄN THỊ QUYÊN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II), Cu(II) VỚI THIOSEMICACBAZON BENZANDEHIT VÀ DẪN XUẤT THẾ N(4) – PHENYL CỦA NÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------- Nguyễn Thị Quyên TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II), Cu(II) VỚI THIOSEMICACBAZON BENZANDEHIT VÀ DẪN XUẤT THẾ N(4) – PHENYL CỦA NÓ Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã Số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Trịnh Ngọc Châu Hà Nội - 2014
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trịnh Ngọc Châu, đã giao đề tài và đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Vô cơ - Khoa Hóa học, BGH, Phòng sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu, các thầy cô, anh chị em trong trường THPT Hoàng Quốc Việt - Bắc Ninh đã tạo điều kiện giúp đỡ và động viên em trong suốt khóa học. Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Quyên
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.....................................................................................3 1.1. THIOSEMICACBAZIT VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ................................................3 1.1.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon...............................................................3 1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazon ...........................4 1.2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG .............................................................................................................................9 1.3. GIỚI THIỆU VỀ KẼM VÀ ĐỒNG .........................................................................12 1.3.1. Giới thiệu chung ................................................................................................12 1.3.2. Khả năng tạo phức .............................................................................................13 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT ...........................................15 1.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ...............................................................15 1.4.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân ........................................................17 1.4.3. Phương pháp phổ khối lượng.............................................................................20 1.4.4. Phương pháp phổ hấp thụ electron (UV - Vis) .................................................21 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .............................................................................26 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ...................26 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................26 2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................26 2.1.3. Kỹ thuật thực nghiệm ........................................................................................27 2.2. TỔNG HỢP PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT...............................................................30 2.2.1. Tổng hợp các phối tử Hthbz, Hpthbz.................................................................30 2.2.2. Tổng hợp các phức chất .....................................................................................31 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................34 3.1. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong phức chất............................................34 3.2. Phổ hồng ngoại của các phối tử Hthbz, Hpthbz và các phức chất của chúng với Zn(II) và Cu(II). ...............................................................................................................34 3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C của các phối tử Hthbz và Hpthbz ..............39 3.4. Phổ cộng hưởng từ proton của các phức chất Zn(thbz)2 và Zn(pthbz)2....................46 3.5. Phổ khối lượng của các phức chất M(thbz)2 và M(pthbz)2 (M: Zn(II) và Cu(II))....48
3.6. Phổ hấp thụ electron của các các phối tử và các phức chất Cu(thbz)2 và Cu(pthbz)2 .........................................................................................................................................53 3.7. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng sinh của các phối tử và các phức chất.............56 KẾT LUẬN ..............................................................................................................58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................59
DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 1.1. Các dải hấp thụ thụ chính trong phổ IR của thiosemicacbazit 16 1.2. Bảng tách các số hạng năng lượng trong các trường đối xứng khác 24 nhau 2.1. Các hợp chất cacbonyl và thiosemicacbazon tương ứng 31 2.2. Các phức chất, màu sắc và một số dung môi hòa tan chúng 33 3.1. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất 34 3.2. Một số dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các 37 phối tử Hthbz, Hpthbz và phức chất của chúng với Zn(II), Cu(II) 3.3 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của Hth 40 3.4. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR của Hth 40 3.5. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của Hpth 41 3.6. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR của Hpth 41 3.7. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của bz 41 3.8. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13C - NMR của bz 41 3.9. Quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H, 13C – NMR của các 45 phối tử Hthbz và Hpthbz 3.10. Quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H - NMR của các phức 48 chất Zn(thbz)2 và Zn(pthbz)2 3.11. Khối lượng mol của các phức chất trong dãy M(thbz)2 và M(pthbz)2 50 theo công thức phân tử giả tưởng và thực nghiệm 3.12. Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 51 trên phổ khối lượng của phức chất Zn(thbz)2 3.13. Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 52 trên phổ khối lượng của phức chất Cu(thbz)2 3.14 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 52
trên phổ khối lượng của phức chất Cu(pthbz)2 3.15 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử 53 trên phổ khối lượng của phức chất Cu(pthbz)2 3.16. Các cực đại hấp thụ trên phổ UV-Vis của phối tử và phức chất 55 3.17. Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 56
DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1. Một số phức chất của thiosemicacbazon hai càng 6 1.2. Một số phức chất của thiosemicacbazon 4 càng và 5 càng 8 1.3. Phức chất của thiosemicacbazon một càng 8 1.4. Cấu trúc tinh thể của hai phức chất Zn(II), Cu(II) với 1-phenyl-3- 14 metyl-4benzoyl-5pyrazon 1.5. Phức chất của Zn(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon 14 3.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hthbz 35 3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(thbz)2 35 3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(thbz)2 35 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthbz 36 3.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(pthbz)2 36 3.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(pthbz)2 36 3.7. Phổ cộng hưởng từ proton (chuẩn) của thiosemicacbazit (Hth) 37 3.8. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (chuẩn) của thiosemicacbazit (Hth) 37 3.9. Phổ cộng hưởng từ proton (chuẩn) của N(4) – phenyl 40 thiosemicacbazit (Hpth) 3.10. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (chuẩn) của N(4) – phenyl 41 thiosemicacbazit (Hpth) 3.11. Phổ cộng hưởng từ proton (chuẩn) của benzanđehit (bz) 41 3.12. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của benzanđehit (bz) 41 3.13. Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hthbz 42 3.14. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hthbz 42 3.15. Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hpthbz 43 3.16. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hpthbz 43 3.17. Phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Zn(thbz)2 46 3.18. Phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Zn(pthbz)2 47 3.19 Phổ khối lượng của phức chất Zn(thbz)2 49
3.20 Phổ khối lượng của phức chất Cu(thbz)2 49 3.21 Phổ khối lượng của phức chất Zn(pthbz)2 50 3.22 Phổ khối lượng của phức chất Cu(pthbz)2 50 3.23 Phổ hấp thụ electron của Hthbz và Cu(thbz)2 54 3.24 Phổ hấp thụ electron của Hpthbz và Cu(pthbz)2 54
CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 1 H - NMR: Phổ cộng hưởng từ proton 13 C - NMR: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C IR, FT-IR: Phổ hấp thụ hồng ngoại MS: Phổ khối lượng ESI - MS: Phổ khối lượng ion hóa bằng phun electron IC50: nồng độ ức chế 50% MIC: nồng độ ức chế tối thiểu MBC: nồng độ diệt hết khuẩn tối thiểu Hth: thiosemicacbazit Hpth: N(4)-phenyl thiosemicacbazit H2N NH NH C S bz: benzanđehit Hthbz: thiosemicacbazon benzanđehit
MỞ ĐẦU Việc nghiên cứu về phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon và dẫn xuất của chúng đang thu hút nhiều nhà khoa học trên thế giới đặc biệt trong lĩnh vực hóa học, y sinh…Sau khi người ta phát hiện ra phức chất Cis platin [Pt(NH3)2Cl2] (năm 1960) có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư thì rất nhiều nhà hóa học và dược học chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phức chất của các kim loại chuyển tiếp. Trong phức chất của kim loại chuyển tiếp thì phức chất của chúng với các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càng tạo nên sự phong phú về số lượng, đa dạng về cấu trúc và tính chất, đặc biệt là có khả năng tạo hệ vòng lớn có cấu trúc gần giống cấu trúc của các hợp chất trong cơ thể sống được quan tâm nhiều hơn cả. Điển hình cho loại phối tử như vậy là thiosemicacbazit và các dẫn xuất của nó. Các phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazit và thiosemicacbazon có hoạt tính sinh học mạnh mẽ [6], [9], [17]. Ngoài ra chúng còn dùng để tách và định lượng các ion kim loại trong hoá học phân tích. Bên cạnh đó, phức của thiosemicacbazon cũng được sử dụng để làm tăng tính bám dính lên bề mặt của kim loại trong lĩnh vực mạ điện hoặc làm tác nhân ức chế quá trình ăn mòn, phá huỷ bề mặt kim loại trong thực tế... Ngày nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, kể cả hoạt tính chống ung thư của các phức chất thiosemicacbazon được đăng 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 công trình nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các ion kim loại, nghiên cứu cấu tạo của các phức chất tạo thành bằng các phương pháp khác nhau và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng. Mục tiêu của các nghiên cứu này là tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác như không độc, không gây hiệu ứng phụ để dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và 1
vật nuôi v.v... Ngoài ra, nhiều nhà khoa học còn hy vọng rằng khi số lượng đủ lớn các thiosemicacbazon khác nhau và phức chất của chúng được tổng hợp và thử hoạt tính sinh học có thể cho phép rút ra những kết luận xác đáng về quan hệ cấu tạo - hoạt tính sinh học của các hợp chất loại này. Từ đó tiến tới việc thiết kế, tổng hợp định hướng các hợp chất có hoạt tính sinh học mong muốn. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học các phức chất của Zn(II), Cu(II) với thiosemicacbazon benzanđehit và dẫn xuất thế N(4) – phenyl của nó” Bản luận văn tập trung giải quyết những vấn đề sau: - Tổng hợp 02 phối tử là thiosemicacbazon là thiosemicacbazon benzanđehit, N(4) - phenyl thiosemicacbazon benzanđehit. - Tổng hợp các phức chất của 02 phối tử trên với Zn(II) và Cu(II) là các kim loại chuyển tiếp. Phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất. - Nghiên cứu các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ UV - Vis, phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C để xác định công thức phân tử, cách phối trí của các phối tử và công thức cấu tạo của các phức chất. - Thử khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các phối tử và phức chất nhằm tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao làm đối tượng nghiên cứu tiếp theo trong y và dược học. Chúng tôi cũng hy vọng rằng những kết quả thu được sẽ đóng góp một phần nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazon và lĩnh vực nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và hoạt tính sinh học của các hợp chất loại này. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. THIOSEMICACBAZIT VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ 1.1.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 181-183oC, có công thức cấu tạo: (1) H2N Gãc liªn kÕt MËt ®é ®iÖn tÝch (2) (1) N = -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, nguyên tử S nằm ở vị trí trans so với nhóm NH2 [1], [41]. Khi thay thế một nguyên tử hiđro của nhóm N(4)H2 bằng các gốc hiđrocacbon ta thu được các dẫn xuất của thiosemicacbazit. Ví dụ như: N(4)-metyl thiosemicacbazit, N(4)-allyl thiosemicacbazit, N(4)-phenyl thiosemicacbazit… Thiosemicacbazit hay các dẫn xuất của nó ngưng tụ với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất thiosemicacbazon theo sơ đồ: (a) (b) Sơ đồ 1.1. Cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon trong trường hợp cộng bình thường (a) và trong môi trường axit (b) 3
Phản ứng này xảy ra trong môi trường axit, theo cơ chế AN. Trong hai nhóm NH2 của phân tử thiosemicacbazit, chỉ có nguyên tử N(1) là mang điện tích âm nên chỉ có nhóm N(1)H2 tham gia ngưng tụ với nhóm cacbonyl. Phản ứng này dễ xảy ra đến mức thường được ứng dụng để nhận biết và phát hiện các hợp chất cacbonyl [7]. 1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazon Jensen là người đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của thiosemicacbazit [1]. Ông đã tổng hợp, nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với đồng(II), niken(II), coban(II) và đã chứng minh rằng trong các hợp chất này, thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử lưu huỳnh và nitơ của nhóm hiđrazin (N(1)H2). Trong quá trình tạo phức phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình cis, đồng thời xảy ra sự di chuyển nguyên tử H từ nhóm imin sang nguyên tử lưu huỳnh và nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại. Sự tạo phức xảy ra theo sơ đồ: Phức dạng cis Cấu hình dạng trans Cấu hình dạng cis của phối tử của phối tử Phức dạng trans Sơ đồ 1.2. Sự tạo phức của thiosemicacbazit Sau Jensen, nhiều tác giả khác cũng đã đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về sự tạo phức của thiosemicacbazit với kim loại chuyển tiếp khác. Khi nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với niken(II) và kẽm(II) bằng phương pháp từ hoá, phương pháp phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại... các tác giả [27], [31] cũng đưa ra kết luận liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với ion kim loại được thực hiện trực tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N - hiđrazin (N(1)), đồng thời trong 4
phức chất, phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis. Kết luận này cũng được khẳng định khi các tác giả nghiên cứu phức của niken(II), palađi(II) với thiosemicacbazit [20], [43]. Chẳng hạn, trong phức chất Ni(th)2(H2O)2(NO3)2 (th:thiosemicacbazit), thiosemicacbazit tạo liên kết phối trí với ion kim loại qua hai nguyên tử cho là N, S và phức chất này có cấu hình bát diện. Trong đa số các trường hợp, thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis và đóng vai trò như một phối tử hai càng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, do khó khăn về hoá lập thể, thiosemicacbazit đóng vai trò như một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hình trans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên tử S. Một số ví dụ điển hình về kiểu phối trí này là phức của thiosemicacbazit với Pd(II) hay Zn(II) [16], [30]. Như vậy, thiosemicacbazit thường có xu hướng thể hiện dung lượng phối trí bằng hai và liên kết được thực hiện qua nguyên tử S và N của nhóm hiđrazin. Để 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 nguyên tử S. Năng lượng này được bù trừ bởi năng lượng dư ra do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng đóng vòng [1]. Sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các phức chất thiosemicacbazon trở nên phong phú cả về số lượng và tính chất. Tuỳ thuộc vào số lượng nhóm cho electron có trong phân tử mà các thiosemicacbazon có thể là phối tử 1 càng, 2 càng, 3 càng... Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại. Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa thêm những nguyên tử cho electron khác thì liên kết giữa phối tử và ion kim loại được thực hiện qua các nguyên tử cho là N(1), S của phần khung thiosemicacbazit và lúc đó thiosemicacbazon là phối tử hai càng [6], [9]. Sự tạo phức xảy ra theo sơ đồ: dạng thion dạng thiol tạo phức Sơ đồ 1.3. Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon hai càng 5
Cấu tạo của một số phức chất với thiosemicacbazon hai càng đã được đưa ra trong các công trình [6], [9], [10], [23] và sau đây là ví dụ: Phức chất của Zn(II) với isatin - 3 – Phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon thiosemicacbazon axetophenon Hình 1.1. Một số phức chất của thiosemicacbazon hai càng Đôi khi, do khó khăn về mặt lập thể mà thiosemicacbazon vẫn tồn tại ở dạng thion trong phức chất. Tác giả [25] đã nghiên cứu và đưa ra công thức cấu tạo của phức chất 3- thiophen anđehit thiosemicacbazon với Zn(II). Trong đó, chỉ N(1) tham gia phối trí với Zn(II) như công thức đưa ra trong hình trên. Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả Phức chất của 3- thiophen anđehit năng tham gia phối trí (D) và nguyên thiosemicacbazon với Zn(II) tử này được nối với nguyên tử N - hiđrazin (N(1)) qua hai hay ba nguyên tử trung gian thì khi tạo phức phối tử này thường là ba càng với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S như trong Sơ đồ 1.4. 6
D D M M N S hoặc N S N N N H H N H 2 2 a) a') Sơ đồ 1.4. Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon ba càng Một số phối tử loại này là các thiosemicacbazon của axit pyruvic, 2- hyđroxy axetophenon, pyriđin-2- cacbanđehit, 1,2-naphthoquinon.... Trong các phức chất với Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+... các phối tử loại này tạo liên kết qua bộ nguyên tử cho là O, S, Phức chất của Cu(II) với N(1) cùng với sự hình thành vòng 4, 5 thiosemicacbazon 1-metyl isatin hoặc 6 cạnh [12], [21], [26]. Các thiosemicacbazon bốn càng có thể được điều chế bằng cách ngưng tụ hai phân tử thiosemicacbazit với một phân tử hợp chất đicacbonyl như Sơ đồ 1.5. Sơ đồ 1.5. Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng Các phối tử 4 càng loại này có bộ nguyên tử cho N, N, S, S, có cấu tạo phẳng, và do đó chúng chiếm bốn vị trí trên mặt phẳng xích đạo của phức chất tạo thành [11]. Nếu phần cacbonyl cũng chứa nguyên tử cho thì thiosemicacbazon tạo thành có thể là phối tử 5 càng. Tác giả [40] đã tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo phức chất giữa Mn(II) với bis(N(4) - phenyl thiosemicacbazon) 2,6 - điaxetylpyriđin bằng các phương pháp phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại, EPR… và đã chỉ ra 7
phức chất được hình thành với bộ nguyên tử cho là N, N, S, S và một nguyên tử N trong vòng pyriđin với công thức cấu tạo như Hình 1.2. Phức chất của Cu (II) với Phức chất của Mn(II) với bis(N(4)- bis(thiosemicacbazon) thiophen -2,3- phenyl thiosemicacbazon)-2,6 - đicacboxanđehit điaxetylpyriđin Hình 1.2. Phức chất của thiosemicacbazon 4 càng và 5 càng Cũng giống như thiosemicacbazit, trong một số ít trường hợp các thiosemicacbazon cũng có thể đóng vai trò là phối tử 1 càng với nguyên tử cho là N(1) hay S [26], [28],. Chẳng hạn: Phức chất của Cu(II) với N(4)-phenyl Phức chất của Pd(II) với N(4)-etyl thiosemicacbazon 2 – benzoyl pyriđin thiosemicacbazon 2- hyđroxiaxetophenon Hình 1.3. Phức chất của thiosemicacbazon một càng Như vậy, khi tạo phức với các ion kim loại, các thiosemicacbazon có xu hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại và đóng vai trò là phối tử 2 càng hay 3, 4, 5 càng, tạo nên các phức chất chứa vòng 4, 5 hay 6… cạnh. Chính sự đa dạng về 8
kiểu phối trí mà các phức chất của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon luôn luôn dành được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước. Hiện nay, người ta tập trung vào nghiên cứu tổng hợp, cấu tạo, cũng như các ứng dụng của thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các dẫn xuất thế có bản chất khác nhau ở nguyên tử N(4) như metyl, etyl, allyl và phenyl của các hợp chất cacbonyl khác nhau với mong muốn tìm được nhiều tính chất quí báu, nhất là hoạt tính sinh học để ứng dụng trong cuộc sống. 1.2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG Ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu công bố kết quả cho thấy thiosemicacbazon và các phức chất của chúng có nhiều tính chất quý báu và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởi Domagk [1]. Khi nghiên cứu các hợp chất thiosemicacbazon, ông đã nhận thấy một số hợp chất thiosemicacbazon có hoạt tính kháng khuẩn. Sau phát hiện của Domagk, hàng loạt tác giả khác cũng đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng [10], [11], [15], [44]. Nhiều tác giả 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-axetaminobenzanđehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1) được xem là thuốc để chữa bệnh lao rất hiệu nghiệm [1]. Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin-3, N(4)-etyl sunfobenzanđehit (TB3) và pyriđin, cũng đang được sử dụng trong y học chữa bệnh lao. Thiosemicacbazon isatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát trùng. Thiosemicacbazon của monoguanyl hiđrazon có khả năng diệt khuẩn gam dương. Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken, 9
coban đặc biệt là kẽm được dùng làm thuốc chống thương hàn, kiết lị, các bệnh đường ruột và diệt nấm [1]. Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng được quan tâm nhiều còn do chúng có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư. Ở Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của một số kim loại chuyển tiếp như Cu, Ni, Pd… Tác giả [1], [6], [9] đã tổng hợp các phức chất của thiosemicacbazit và một số thiosemicacbazon và thử hoạt tính sinh học của một số sản phẩm tổng hợp được. Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit (Hth), thiosemicacbazon salixylanđehit (H2thsa), thiosemicacbazon isatin (H2this) và 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 đều có tác dụng làm giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào và từ đó đã làm giảm chỉ số phát triển của u. Khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư SARCOMAR-TG180 trên chuột trắng SWISS của Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hth)3Cl3 là 36,8%. Tác giả [6] đưa ra kết luận về các phức chất của platin với N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin, N(4)-phenyl thiosemicacbazon salixilanđehit, N(4)-phenyl thiosemicacbazon điaxetyl-monoxim có độc tính khá mạnh đối với nấm và khuẩn. Các phức chất của platin với N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin, N(4)-phenyl thiosemicacbazon furanđehit có độc tính mạnh đối với tế bào ung thư gan, ung thư màng tim, ung thư màng tử cung. Tác giả[11], [15], [17] đã nghiên cứu về phức của thiosemicacbazon với Cu(II) và Zn(II). Trong đó có một chelat đồng là đồng của pyridin 2-cacbandehit thiosemicarbazon (NSC 689.534) và được đánh giá là tốt nhất về khả năng ức chế sự tăng trưởng của khối u. Ngoài ra, các nghiên cứu về ứng dụng của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng trên các lĩnh vực khác nhau cũng đã được tiến hành. Các nghiên cứu về hoạt tính xúc tác cho thấy các phức chất của palađi(II), niken(II) với 10