Tài liệu Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và hoạt tính sinh học của phức chất platin (ii) và palađi (ii) với carbine dị vòng nitơ trên cơ sở triazole

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ THU HẰNG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT PLATIN (II) VÀ PALAĐI (II) VỚI CARBINE DỊ VÒNG NITƠ TRÊN CƠ SỞ TRIAZOLE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ THU HẰNG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT PLATIN (II) VÀ PALAĐI (II) VỚI CARBINE DỊ VÒNG NITƠ TRÊN CƠ SỞ TRIAZOLE Chuyên ngành: Hoá học vô cơ Mã số: 8440112.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN VĂN HÀ Hà Nội – 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và các cô chú quản lí trong trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm thực nghiệm tại trường. Em xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nghiệm Khoa Hóa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Tập thể giảng viên, cán bộ nhân viên bộ môn Hóa vô cơ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn Hà người đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã ở bên động viên, ủng hộ và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này. Ngoài ra, xin cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí nghiên cứu từ quỹ Nafosted trong đề tài nghiên cứu khoa học cơ bản “Thiết kế, tổng hợp, nghiên cứu tính chất phát quang, khả năng xúc tác và hoạt tính chống ung thư của phức chất platin với một số phối tử carbine dị vòng nitơ”, mã số 104.03-2017.14. Luận văn dù đã cố gắng hết sức nhưng cũng không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện. Tôi rất mong nhận được những lời góp ý để luận văn được hoàn thiện và sâu săc hơn. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Học viên Nguyễn Thị Thu Hằng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu về carbine dị vòng nitơ (NHC) và phức chất kim loại chuyển tiếp của NHC .......................................................................................................... 2 1.1.1. Carbine dị vòng nitơ (NHC) ...................................................................... 2 1.1.2. Phức chất kim loại chuyển tiếp của NHC .................................................. 4 1.2. Giới thiệu chung về platin và palađi ............................................................. 8 1.2.1. Platin .......................................................................................................... 8 1.2.2. Palađi ......................................................................................................... 9 1.3. Một số phương pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc phối tử và phức chất ... 10 1.3.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân.............................................. 10 1.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể................................................. 11 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ................. 12 2.1. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu ..................................... 12 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 12 2.1.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 12 2.1.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 14 2.2. Thực nghiệm .................................................................................................. 14 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 19 3.1. Tổng hợp các muối triazolium làm tiền chất carbine dị vòng nitơ .......... 19 3.2. Tổng hợp các phức chất trans-[PtBr2(Mes-tazy-C3Br)2] và trans[PdBr2(Mes-tazy-C3Br)2] ..................................................................................... 21 3.3. Tổng hợp các phức chất cis- [PtCl2(DMSO)(Mes-tazy-ntl)] và cis[PtCl2(DMSO)(Bn-tazy-ntl)] ............................................................................... 25 3.4. Tổng hợp các phức chất [PtCl(Mes-tazy-ntl)(dppe)](OTf) và [PtCl(Mestazy-ntl)(dppf)] ..................................................................................................... 29 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 33 DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Công thức cấu tạo Chữ viết tắt Điphenylđiphosphinoethane (dppe) Điphenylđiphosphinoferrocene (dppf) Mes Bn Mes-tazy-C3Br∙HBr Mes-tazy-ntl∙HBr Bn-tazy-ntl∙HBr Mes-tazy-C3Br ∙HBr trans-[PdBr2(Mes-tazy-C3Br)2] trans-[PtBr2(Mes-tazy-C3Br)2] [PtCl2(DMSO)(Mes-tazy-ntl)] [PtCl2(DMSO)(Bn-tazy-ntl)] [PtCl(Mes-tazy-ntl)(dppe)](OTf) DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc điện tử của carbine và carbine dị vòng nitơ. ................................2 Hình 1.2. Sự tăng trưởng của các nghiên cứu về NHC theo SciFinder® [16].............3 Hình 1.3. Sự thay đổi nhóm thế và vòng azole trong NHC. .......................................4 Hình 1.4. Phức chất ([PdCl2(L)(NHC)], L = NHC, pyridine và triphenylphosphine. 6 Hình 1.5. Phức chất PEPSI. ........................................................................................7 Hình 1.6. Phức chất [(6-phenyl-2,2’-bipyridine)PtII(N,N’-nBu2NHC)]PF6. ...............7 Hình 1.7. Cấu tạo của phức chất mono – NHC (1) và phức bis – NHC (2). ..............8 Hình 1.8. Một số phức chất của platin (II). .................................................................9 Hình 1.9. Một số phức chất của palađi......................................................................10 Hình 3.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H của Mes-tazy-C3Br·HBr ........................20 Hình 3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H của Mes-tazy-ntl·HBr ............................20 Hình 3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H của Bn-tazy-ntl·HBr ..............................21 Hình 3.4. Phổ 1H – NMR của phức chất [PdBr2(Mes-tazy-C3Br)2] trong CDCl3. ...22 Hình 3.5. Phổ 1H – NMR của phức chất [PdBr2(Mes-tazy-C3Br)2] trong CD3CN...22 Hình 3.6. Phổ 1H – NMR của phức chất [PtBr2(Mes-tazy-C3Br)2] trong CDCl3. ....23 Hình 3.7. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của phức chất trans-[PdBr2(Mes-tazy-C3Br)2] trong khoảng 2.5 – 5 ppm .........................................................................................24 Hình 3.8. Cấu trúc của phức chất trans-[PdBr2(Mes-tazy-C3Br)2] và trans[PtBr2(Mes-tazy-C3Br)2]. ..........................................................................................25 Hình 3.9. Phổ 1H – NMR của phức chất cis-[PtCl2(DMSO)(Mes-tazy-ntl)] trong CDCl3. .......................................................................................................................27 Hình 3.10. Phổ 13C{1H} – NMR của phức chất [PtCl2(DMSO)(Mes-tazy-ntl)] trong CDCl3. .......................................................................................................................27 Hình 3.11. Phổ 1H – NMR của phức chất [PtCl2(DMSO)(Bn-tazy-ntl)] trong CDCl3. ...................................................................................................................................28 Hình 3.12. Phổ 13C{1H} – NMR của phức chất [PtCl2(DMSO)(Bn-tazy-ntl)] trong CDCl3. .......................................................................................................................28 Hình 3.13. Phổ 1H – NMR của phức chất [PtCl(Mes-tazy-ntl)(dppe)]OTf trong CDCl3. .......................................................................................................................30 Hình 3.14. Phổ 13C{1H} – NMR của phức chất [PtCl(Mes-tazy-ntl)(dppe)]OTf trong CDCl3. ..............................................................................................................30 Hình 3.15. Phổ 1H – NMR của phức chất [PtCl(Mes-tazy-ntl)(dppf)]OTf trong CDCl3. .......................................................................................................................31 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Tổng hợp carbine dị vòng nitơ................................................................... 2 Sơ đồ 1.2. Phương pháp điều chế phức chất kim loại với NHC. ................................ 5 Sơ đồ 2.1. Tổng hợp một số muối triazolium ........................................................... 12 Sơ đồ 2.2. Tổng hợp phức chất của platin (II) và palađi (II) với phối tử carbine trên cơ sở triazole (1,2,4-triazolin-5-ylidene). ................................................................. 13 Sơ đồ 2.3. Tổng hợp phức chất của platin (II) với phối tử carbine có chứa đầu tương tác với ADN. ............................................................................................................. 13 Sơ đồ 3.1. Sơ đồ tổng hợp các muối triazolium. ....................................................... 19 Sơ đồ 3.2. Tổng hợp các phức chất cis- [PtCl2(DMSO)(Mes-tazy-ntl)] và cis[PtCl2(DMSO)(Bn-tazy-ntl)]..................................................................................... 26 Sơ đồ 3.3. Tổng hợp các phức chất [PtCl(Mes-tazy-ntl)(dppe)](OTf) và [PtCl(Mestazy-ntl)(dppf)] .......................................................................................................... 29 MỞ ĐẦU Carbine được định nghĩa là tác nhân trung hòa về điện với nguyên tử carbon hóa trị II. Khi nguyên tử carbon carbine nằm trong dị vòng chứa nitơ chúng được gọi là carbine dị vòng nitơ. Mặc dù những carbine đầu tiên mới được biết đến và phân lập trong một vài thập niên gần đây, carbine dị vòng nitơ (NHC) đã nhanh chóng trở thành một trong những hệ phối tử quan trọng nhất trong hóa học cơ kim và xúc tác hữu cơ. Các carbine d, … Sự thành công được xuất phát từ việc dễ dàng điều chỉnh tính chất điện tử cũng như hiệu ứng không gian của các phối tử này bằng cách sử dụng các nhóm thế hay bộ khung carbine một cách phù hợp, từ đó thay đổi hoạt tính của phức chất tương ứng. Khi mở rộng ra, khả năng điều chỉnh tính chất điện tử và hiệu ứng không gian của phức chất không chỉ thay đổi khả năng tương tác của phức chất với các chất nền (substrate) mà còn thay đổi khả năng tương tác của phức chất với các vật chất khác, trong đó có các phân tử sinh học trong tế bào. Khi xét từ khía cạnh này, có thể nhận thấy tiềm năng ứng dụng rất lớn của các phức chất NHC kim loại chuyển tiếp trong việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học. Thực tế, tuy đã có một số nghiên cứu về hoạt tính sinh học của phức chất với kim loại chuyển tiếp trong một thập niên trở lại đây, mảng nghiên cứu này thực sự vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển trong nhiều năm tới. Một trong những phương pháp ức chế sự phát triển tế bào ung thư là tác động vào quá trình sao mã của tế bào thông qua việc đưa các tác nhân có thể cài (intercalate) vào chuỗi xoắn kép của ADN. Trên cơ sở các phân tích đó, chúng tôi nhận thấy tiềm năng phát triển của việc kết hợp các phối tử trên cơ sở carbine dị vòng nitơ đã được gắn thêm nhóm chức có khả năng tương tác với ADN trong phức chất hỗn hợp của kim loại chuyển tiếp. Chúng tôi tin rằng việc kết hợp các hệ phối tử có hoạt tính sinh học mạnh như thiosemicacbazon với hệ phối tử có khả năng điều chỉnh tính chất điện tử, hiệu ứng không gian tốt như NHC có thể đem đến những bất ngờ thú vị trong quá trình nghiên cứu. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và hoạt tính sinh học của phức chất platin (II) và palađi (II) với carbine dị vòng nitơ trên cơ sở triazole”. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về carbine dị vòng nitơ (NHC) và phức chất kim loại chuyển tiếp của NHC 1.1.1. Carbine dị vòng nitơ (NHC) Carbine là tác nhân trung hòa về điện với nguyên tử carbon hóa trị II (Hình 1.1a). Khi nguyên tử carbon hóa trị 2 đó nằm trong hệ vòng có chứa dị tố là nitơ thì carbine được gọi là carbine dị vòng nitơ (Hình 1.1b). Về mặt lịch sử, carbine dị vòng nitơ mới được phân lập lần đầu bởi nhóm nghiên cứu của Arduengo vào năm 1991 trong một nghiên cứu được thực hiện đơn giản bởi đam mê khám phá trong khoa học. Theo đó, khi khử hóa 1,3-diadamantylimidazolin iodua với NaH với sự có mặt của chất xúc tác anion DMSO thu được chất rắn không màu 1,3diadamantyl-2,3-dihydro-1-H-imidazol-2-ylidene theo sơ đồ 1.1 [4]. Hình 1.1. Cấu trúc điện tử của carbine và carbine dị vòng nitơ. Sơ đồ 1.1. Tổng hợp carbine dị vòng nitơ. Sau nghiên cứu của Arduengo, cũng như nhiều hướng nghiên cứu khác, NHC gần như bị lãng quên khi có rất ít nghiên cứu được công bố theo hướng này (Hình 1.2). Tuy nhiên, trong một thập kỷ gần đây, các nghiên cứu về NHC và phức chất của chúng lại được quan tâm trở lại và trở thành một trong những hướng nghiên cứu được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm khi các phức chất này được phát 2 hiện có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xúc tác, hợp chất phát quang, hợp chất có hoạt tính sinh học, ... Thực tế, NHC đã và đang trở thành một hệ phối tử có vài trò quan trọng nhất trong hóa học phức chất và cơ kim. Sự thành công này có thể được giải thích bởi khả năng điều chỉnh một cách rất linh hoạt về tính chất điện tử và hiệu ứng không gian của chúng thông qua việc lựa chọn phù hợp các nhóm thế hay phần khung carbine của NHC (Hình 1.3). Hình 1.2. Sự tăng trưởng của các nghiên cứu về NHC theo SciFinder® [16]. 3 Hình 1.3. Sự thay đổi nhóm thế và vòng azole trong NHC. Tổng kết lại, carbine dị vòng nitơ là các phối tử có khả năng cho điện tử mạnh có thể điều chỉnh tính chất của điện tử và hiệu ứng không gian của NHC một cách dễ dàng bằng cách thay đổi nhóm thế ˗R và vòng azole. 1.1.2. Phức chất kim loại chuyển tiếp của NHC Các carbine dị vòng nitơ rất kém bền khi ở trạng thái tự do và do vậy rất khó phân lập, bảo quản trong điều kiện thường. Tuy nhiên, sau khi tạo phức với kim loại chuyển tiếp, các carbine được bền hóa, do đó phức chất của NHC tương đối bền và có thể dễ dàng xử lý trong điều kiện thường. Có nhiều phương pháp tổng hợp phức chất kim loại chuyển tiếp của NHC, trong đó có ba phương pháp quan trọng là phản ứng của muối azoli trong bazơ với một số kim loại thích hợp, phản ứng chuyển từ NHC tự do và phương pháp qua phức chất của bạc với NHC [22][24][41]. Ở cả ba phương pháp này, phức chất của NHC với kim loại chuyển tiếp đều được phối trí qua nguyên tử Ccarbine. 4 Sơ đồ 1.2. Phương pháp điều chế phức chất kim loại với NHC. Các phức chất kim loại với phối tử NHC đang được nghiên cứu rộng rãi nhờ các ứng dụng của nó trong thực tiễn như xúc tác, hợp chất phát quang cùng với những ứng dụng trong y học. Tác giả Mihai S. Viciu đã tổng hợp phức chất carbine [Pd(IPr)Cl2]2 và nghiên cứu khả năng xúc tác của nó trong các phản ứng của amin có aryl clorua và bromua. Kết quả cho thấy phản ứng không bị ảnh hưởng bởi oxy và nước, vì vậy, có thể thực hiện phản ứng amin hóa trong không khí và trong các dung môi không pha loãng. Tác giả L. Boubakri và cộng sự đã tổng hợp thành công chuỗi các phức chất của palađi với phối tử NHC như ([PdCl2(NHC)2], [PdCl2(L1)(NHC)] [PdCl2(L2)(NHC)] (Hình 1.4) với L1, L2 lần lượt là pyridine và triphenylphosphine, sau đó, nghiên cứu khả năng xúc tác của nó cho các phản ứng Sonogashira và Suzuki–Miyaura giữa arylhalides, phenylacetylene và axit phenylboronic. Các phức chất này là một trong những xúc tác palađi đầu tiên được báo cáo có hiệu quả cao trong xúc tác của các phản ứng Sonogashira với chất nền arylchloride [6]. 5 Hình 1.4. Phức chất ([PdCl2(L)(NHC)], L = NHC, pyridine và triphenylphosphine. Giáo sư Mike Organ tại Đại học York, cùng với các đồng nghiệp đã phát triển một hệ xúc tác của NHC với kim loại palađi (II) bằng cách cho PdCl2 phản ứng với một phối tử NHC cồng kềnh (IPr) và một phối tử 3-chloropyridine (Hình 1.5). Đây là một trong những chất xúc tác ổn định trong không khí và nước, nó có hoạt tính xúc tác mạnh cho các phản ứng như phản ứng Negishi Couplings, Suzuki Couplings, Buchwald-Hartwig Aminations, Kumada Couplings, Tandem Methodology, ... Hiện nay, hệ phức chất này đã được thương mại hóa với tên gọi là PEPSI (Pyridine-Enhanced Precatalyst Preparation Stabilization and Initiation). Ngoài ứng dụng làm xúc tác, phức chất NHC cũng được chú ý mở rộng nghiên cứu về hoạt tính sinh học và tính chất phát quang. Một nghiên cứu rất đáng chú ý là công trình gần đây của Che và cộng sự [37]. Trong đó, một dãy phức chất phát quang của platin (II) với phối tử hỗn hợp carbine dị vòng nitơ và phối tử ba càng đã được tổng hợp và thử hoạt tính chống ung thư. Kết quả nghiên cứu cho thấy các phức chất này đều có độc tính cao, ví dụ như phức chất [(6-phenyl-2,2’bipyridine)PtII(N,N’-nBu2NHC)]PF6 (Hình 1.6) cho giá trị IC50 (liều lượng cần thiết để ức chế 50% sự tăng trưởng của tế bào) là 0.057 và 0.077 μM cho các dòng tế bào Hela và HepG2, ít gây độc đối với dòng tế bào lành tính của người (CCD-19Lu) với giá trị IC50=11.6 μM, cao hơn 232 lần so với tế bào Hela. Một điểm rất đáng chú ý của nghiên cứu này là sự kết hợp giữa tính chất phát quang và hoạt tính sinh học của phức chất platin (II). Do phức chất [(6-phenyl-2,2’-bipyridine)PtII(N,N’Bu2NHC)]PF6 phát quang mạnh nên có thể theo dõi sự phân bố của thuốc trong cơ n thể chuột bằng kính hiển vi huỳnh quang. Kết quả cho thấy phức chất đã xâm nhập 6 qua màng tế bào ung thư và tập trung ở tế bào chất, gây ức chế sự hoạt động của ti thể và làm chết tế bào [23]. Hình 1.5. Phức chất PEPSI. Hình 1.6. Phức chất [(6-phenyl-2,2’-bipyridine)PtII(N,N’-nBu2NHC)]PF6. Trong các nghiên cứu khác, các phức chất NHC của Au(I) và Au(III) đã được chứng minh là chất chống ung thư tiềm năng, đối với nhiều dẫn xuất có tác dụng chống đông máu mạnh, các hoạt động chống vi trùng và ức chế enzim thioredoxin liên quan đến ung thư. Phức chất Ag(I) với NHC đã được nghiên cứu nhằm phát triển thuốc kháng khuẩn và chống ung thư với kết quả rất hứa hẹn. Ngoài ra, cũng có những nghiên cứu chỉ ra rằng phức chất của NHC với Pd(II) hoặc các kim loại chuyển tiếp khác cũng có tính chất sinh học quý, chứng minh tiềm năng trị liệu cao của chúng. Khả năng chống di căn của phức chất mono NHC và bis – NHC carbine của Pd(II) đã được Panda, Ghosh và các cộng sự công bố trên “The Royal Society of Chemistry 2012”. Trong đó, Pd(II) – bis – NHC là một chất ức chế hiệu quả sự gia tăng các tế bào ung thư gấp 2- 20 lần so với DDP. 7 (1) (2) Hình 1.7. Cấu tạo của phức chất mono – NHC (1) và phức bis – NHC (2). 1.2. Giới thiệu chung về platin và palađi 1.2.1. Platin Platin là một kim loại chuyển tiếp quý hiếm, màu xám trắng, đặc dẻo và dễ uốn. Tên platin bắt nguồn từ thuật ngữ tiếng Tây Ban Nha “platina del Pinto”, nghĩa đen là "sắc hơi óng ánh bạc của sông Pinto". Mặc dù nó có sáu đồng vị tự nhiên, nhưng platin vẫn là một trong những nguyên tố hiếm nhất trong lớp vỏ Trái Đất với mật độ phân bố trung bình khoảng 0.005 mg/kg. Platin thuộc nhóm VIIIB, có tính trơ, rất ít bị ăn mòn, thậm chí ở nhiệt độ cao, vì vậy nó được xem là một kim loại quý. Platin có số oxy hóa phổ biến nhất là +2 và +4, các số oxy hóa +1 và +3 ít phổ biến hơn. Pt(II) là một axit mềm nên nó có ái lực lớn đối với lưu huỳnh, ví dụ lưu huỳnh trong dimethyl sulfoxid (DMSO), tạo thành một số phức chất DMSO tùy theo dung môi phản ứng. Tinh thể phức chất với số phối trí 4 của platin (II) có dạng hình vuông phẳng, trong đó Pt đạt 16 electron hóa trị. Platin được sử dụng làm chất xúc tác, trang thiết bị phòng thí nghiệm, thiết bị điện báo, các điện cực, nhiệt kế điện trở bạch kim, thiết bị nha khoa, và đồ trang sức. Vì là một kim loại nặng nên khi tiếp xúc với muối của nó sẽ ảnh hưởng không tốt đối với sức khỏe nhưng do khả năng chống ăn mòn nên nó ít độc hại hơn so với các kim loại khác. Khả năng tạo phức của platin (II): Ion Pt2+ có cấu hình electron là [Xe] 4f145d8. Hầu hết các phức chất của platin (II) đều là các phức chất vuông phẳng. Cisplatin và oxaliplatin là những phức chất của platin phổ biến và hiệu quả nhất trong hóa trị và điều trị bệnh ung thư hiện nay. Các phức hợp này phần lớn có cấu hình d8 vuông phẳng, một số ít có cấu hình tứ diện. 8 Hình 1.8. Một số phức chất của platin (II). 1.2.2. Palađi Palađi là một kim loại hiếm màu trắng bạc và bóng, mềm, được William Hyde Wollaston phát hiện năm 1803. Ông cũng là người đặt tên cho nó là “palladium”, theo tên gọi của Pallas. Palađi là kim loại có điểm nóng chảy thấp nhất và nhẹ nhất trong số các kim loại quý. Các trạng thái oxi hóa phổ biến của palađi là 0, +1, +2 và +4. Palađi hòa tan chậm trong axit sulfuric, axit nitric và axit clohiđric. Palađi chống xỉn màu tốt, dẫn điện ổn định, khả năng chống ăn mòn hóa học cao, chịu nhiệt tốt. Palađi được ứng dụng rộng rãi trong thực tế như làm xúc tác trong các phản ứng hữu cơ, sử dụng trong nha khoa, chế tạo đồng hồ, các que thử đường trong máu, trong bugi tàu bay và để sản xuất các dụng cụ phẫu thuật và các tiếp điểm điện. Ngoài ra, palađi được sử dụng làm chất lưu trữ hiệu quả và an toàn cho hiđro và các đồng vị của hiđro do nó có thể hấp thụ hiđro tới 900 lần thể tích của nó. Khả năng tạo phức của palađi (II): Ion Pd2+ có cấu hình electron [Kr] 4d8, bền trong môi trường nước, dung dịch loãng có màu vàng, dung dịch đặc hơn có màu vàng sẫm đến nâu. Pd2+ có khả năng tạo phức với hầu hết các phối tử như Cl-, I-, SCN-, CN-, … cũng như các ion kim loại nhóm d khác. Phức chất của Pd(II) chủ yếu tồn tại ở dạng vuông phẳng, chẳng hạn như [Pd(NH3)4]2+, [Pd(NH3)2Cl2], [PdCl2]n, [Pd(CN)4]2, … Trong một số trường hợp đặc biệt, phức chất Pd(II) có thể tồn tại ở dạng bát diện như [Pd(diars)2I2], hoặc lưỡng chóp tam giác như [Pd(diars)2Cl]+. Tương tự Pt(II), các phức chất của Pd(II) cũng có hoạt tính ức chế tế bào ung thư, tuy nhiên hoạt tính của phức chất Pd(II) thường thấp hơn những phức chất tương ứng của Pt(II). 9 Hình 1.9. Một số phức chất của palađi. 1.3. Một số phương pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc phối tử và phức chất 1.3.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một trong những phương pháp hiện đại được ứng dụng để xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C có thể được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với nhau để xác định cấu tạo hóa học của hợp chất hữu cơ, cũng như các hợp chất của thiosemicacbazon và phức chất của chúng. Phổ cộng hưởng từ proton 1H cho biết số loại proton có trong phân tử. Chất chuẩn trong phổ cộng hưởng từ proton thường sử dụng là TMS (tetramethylsilan) và độ dịch chuyển hóa học của proton trong TMS được qui ước là 0 ppm. Sự tương tác của các proton xung quanh sẽ gây ra sự tách vạch cho trường hợp phổ bậc nhất tuân theo quy tắc (n+1): singlet, doublet, triplet, quartet, ... Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 13 C cho các tín hiệu của các loại của carbon. C ở những dạng thường như 13 C – CPD hay DEPT, tương tác spin – spin, C – C hay C – H đã được khử, nên không có sự tách vạch như trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton [1][2]. Dung môi dùng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân không được chứa những hạt nhân có tín hiệu che lấp tín hiệu chính. Thường được sử dụng là các dung môi đã bị đơteri hóa như CCl4, CDCl3, CD2Cl2, CD3OD, CD3COCD3, D2O, ... Tuy nhiên, không thể đơteri hóa tuyệt đối nên dung môi thường còn chứa một lượng nhỏ proton, đồng thời cũng có thể chứa cả vết H2O, do hút ẩm. Vì vậy, trên phổ cộng hưởng từ proton, cùng với những tín hiệu của chất nghiên cứu thường có những tín hiệu của proton còn sót của dung môi và của nước. 10 1.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể tia X (tia Rơnghen) là phương pháp quan trọng và hiệu quả nhất trong số các phương pháp vật lí nghiên cứu cấu tạo vì nó cho phép xác định vị trí của các nguyên tử trong tinh thể, tức là có thể xác định độ dài và góc liên kết trong tinh thể chất. Phân tích cấu trúc bằng tia X gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là xác định các thông số của mạng tinh thể, tính đối xứng của mạng tinh thể và một số dữ kiện khác có liên quan. Giai đoạn 2 là xác định tọa độ của các nguyên tử trong không gian tinh thể, độ dài liên kết, góc giữa các liên kết. Khi nghiên cứu cấu tạo của các phối tử và phức chất bằng phương pháp nhiều xạ tia X đơn tinh thể sẽ thu được một số thông số như: hệ tinh thể, nhóm đối xứng không gian, số phân tử trong 1 ô mạng cơ sở, thông số mạng, cấu trúc phân tử, các thông số về độ dài liên kết và góc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Từ những thông số này có thể kết luận được các vị trí phối trí của nguyên tử trong phân tử, dạng hình học của chất nghiên cứu. 11