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
NGUYÊN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại
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)
Gãc liªn kÕt
H2N
(2)
d NH
a
C c
H2N
o
a=118.8
o
b=119.7
o
c=121.5 o
d=122.5
S
b
MËt ®é ®iÖn tÝch
N(1) =
(2)
N =
C(4) =
N =
S =
-0.051
0.026
-0.154
0.138
-0.306
(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
+
C
H2N
R'
N
H
C
R'
NHR''
S
C
N
O
H
N
H
C
NHR''
S
R
R
C
R'
H
+
+
O
R
N
N
H
C
NHR''
S
H2O
R'
C
N
OH H
N
H
C
NHR''
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
NH
N
C
C
S
HS
H2N
S
NH2
NH2
S
NH2
S
NH2
cis
M
C
N
M
D¹ng thion
N
C
D¹ng thiol
H2N
H2N
S
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
H
dạng thion
N
NHR
N
C
C
N
SH
S
S
N
dạng thiol
C
H
NHR
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
S
N
S
N
N
N
NH2
NH2
H
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
R
O
C
+
C
R'
O
NHR''
H2N
2
N
R
C
SH
N
C
+
C
H
S
2 H2O
C
R'
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
trò của phối tử một càng [24,25]. Ví dụ nhƣ phức
chất của Cu(II) với N(4)-phenyl thiosemicacbazon
N
N
HN
Cu
ClO4N
HN
S
N
N
2-benzoylpyridin [24] có cấu tạo nhƣ hình bên.
Trong đó, một phối tử là phối tử 1 càng còn phối
NH
S
+
(I)
(II)
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
O
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
NH C
S
NH2
(TB1)
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 4metyl 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
- Xem thêm -