Tài liệu Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo một số phức chất của kim loại chuyển tiếp với dẫn xuất thế n(4) của thiosemicacbazon

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ HUYỀN TæNG HîP Vµ NGHI£N CøU CÊU T¹O MéT Sè PHøC CHÊT CñA KIM LO¹I CHUYÓN TIÕP VíI DÉN XUÊT THÕ N(4) CñA THIOSEMICACBAZON Chuyên ngành : Hóa vô cơ Mã Số : 60.44.0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRỊNH NGỌC CHÂU HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Trịnh Ngọc Châu Người thầy đã giao đề tài, chỉ đạo hướng dẫn tận tình, động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm phức chất và Hóa Sinh vô cơ – Khoa Hóa học Trường KHKH Tự Nhiên, ĐH Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Hà Nội, 15 tháng 12 năm 2014 TÁC GIẢ Nguyễn Thị Huyền MỤC LỤC 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 CHÚNG ....................................................................................................6 1.3. GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐỒNG VÀ COBAN ...........................9 1.3.1. Giới thiệu về đồng ......................................................................................9 1.3.2. Giới thiệu về coban ..................................................................................10 1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT .................................12 1.4.1. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ......................................................12 1.4.2. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13C ..............................14 1.4.3. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng ...................................................................18 1.5. THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT ...................................................................................................19 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................21 2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ ................................................................................21 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM .........22 2.2.1. Tổng hợp phối tử ......................................................................................22 2.2.2. Tổng hợp phức chất ..................................................................................23 2.3. CÁC ĐIỀU KIỆN GHI PHỔ ..........................................................................26 2.4. PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI TRONG CÁC PHỨC CHẤT.....26 2.4.1. Qui trình phá mẫu ...................................................................................26 2.4.2. Qui trình chuẩn độ kim loại trong các phức chất .................................27 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................28 3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI TRONG PHỨC CHẤT ..28 3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TẠO CỦA PHỐI TỬ BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ CỘNG HƢỞNG TỪ HẠT NHÂN 1H VÀ 13C CỦA CÁC PHỐI TỬ .............28 3.2.1. Kết quả phân tích phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13 C của Hmthacp, Hpthacp ......................................................................................................28 3.2.2. Kết quả nghiên cứu phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H, 13C của Hpthact ....35 3.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT TƢƠNG ỨNG .............................................................38 3.3.1. Phổ hồng ngoại của phối tử Hmthacp và Hpthacp phức chất tƣơng ứng.38 3.3.2. Kết quả nghiên cứu phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthact và phức chất Cu(pthact)2, Co(pthact)2 .....................................................................44 3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ KHỐI LƢỢNG CỦA CÁC PHỨC CHẤT ...48 3.4.1. Phổ khối lƣợng của Cu(mthacp)2 và Co(mthacp)2 ...................................48 3.4.2. Phổ khối lƣợng của Cu(pthacp)2 và Co(pthacp)2 .....................................50 3.4.3. Phổ khối lƣợng của Cu(pthact)2 và Co(pthact)2 .......................................53 3.5. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG SINH CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT ...................................................................................................56 KẾT LUẬN ..............................................................................................................57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................58 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại của thiosemicacbazit.....13 Bảng 1.2. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H - NMR của Hmth .....................15 Bảng 1.3. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của Hmth ....................15 Bảng 1.4. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H - NMR của Hpth ......................16 Bảng 1.5. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của Hpth .....................16 Bảng 1.6. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H - NMR của acp .........................16 Bảng 1.7. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của acp .......................17 Bảng 1.8. Bảng 1.9. Bảng 2.1. Bảng 2.2. Các tín hiệu trong phổ ............................................................................17 Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của 2-axetyl thiophen ......................17 Một số đặc trƣng của các phối tử và dung môi hòa tan .........................23 Ký 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 ..................28 Bảng 3.2. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hmthacp và Hpthacp..............................................................................32 Bảng 3.3. Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của các phối tử Hmthacp và Hpthacp .............................................................................................35 Bảng 3.4. Các tín hiệu trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13C của phối tử Hpthact ...................................................................................................38 Bảng 3.5. Một số dải hấp thụ đặc trƣng trong phổ IR của Hmthacp, Hpthacp và phức chất tƣơng ứng của chúng với Cu(II), Co(II) ................................42 Bảng 3.6. Một số dải hấp thụ đặc trƣng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthact và các phức chất tƣơng ứng Cu(pthact)2, Co(pthact)2..............46 Bảng 3.7. Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng của Cu(mthacp)2 .....49 Bảng 3.8. Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng của Co(mthacp)2......50 Bảng 3.9. Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng của Cu(pthacp)2.....52 Bảng 3.10. Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng của Co(pthacp)2....52 Bảng 3.11. Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng của Cu(pthact)2 ..........54 Bảng 3.12. Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng của Co(pthact)2 ...55 Bảng 3.13. Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định ................................56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình 1.2. Hình 1.3. Phổ 1H - NMR (chuẩn) của N(4)-metylthiosemicacbazit (Hmth)........15 Phổ 13C - NMR (chuẩn) của N(4)-metyl thiosemicacbazit ..................15 Phổ 1H - NMR (chuẩn) của N(4)-phenylthiosemicacbazit (Hpth) .......16 Hình 1.4. Hình 1.5. Phổ 13C - NMR (chuẩn) của N(4)-phenylthiosemicacbazit .................16 Phổ 1H - NMR (chuẩn) của axetophenon (acp) ...................................16 Hình 1.6. Hình 1.7. Phổ 13C - NMR (chuẩn) của axetophenon ...........................................17 Phổ 1H-NMR của 2-axetyl thiophen ...................................................17 Hình 1.8. Hình 3.1. Hình 3.2. Hình 3.3. Phổ 13C-NMR của................................................................................17 Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hmthacp.................................30 Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hpthacp .................................30 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hmthacp .......................33 Hình 3.4. Hình 3.5. Hình 3.6. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13 C của phối tử Hpthacp ........................34 Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hpthact ...................................36 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hpthact ..........................36 Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthacp.....................................39 Hình 3.8. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(mthacp)2 ..........................40 Hình 3.9. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Co(mthacp)2 ..........................40 Hình 3.10. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthacp......................................41 Hình 3.11. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(pthacp)2............................41 Hình 3.12. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Co(pthacp)2 ............................42 Hình 3.13. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hpthact ....................................................45 Hình 3.14. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Cu(pthact)2 ..............................................45 Hình 3.15. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Co(pthact)2 ..............................................46 Hình 3.16. Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(mthacp)2 ........................................48 Hình 3.17. Phổ khối lƣợng của phức chất Co(mthacp)2 ........................................49 Hình 3.18. Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(pthacp)2 .........................................50 Hình 3.19. Phổ khối lƣợng của phức chất Co(pthacp)2 .........................................51 Hình 3.21. Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(pthact)2 ..........................................53 Hình 3.20. Phổ khối lƣợng của phức chất Co(pthact)2 ..........................................53 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Mô tả cơ chế của phản ứng ngƣng tụ tạo thành thiosemicacbazon.......3 Sơ đồ 1.2. Sự tạo phức của thiosemicacbazit ..........................................................4 Sơ đồ 1.3. Sự tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R ......................................5 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ chung tổng hợp các phối tử thiosemicacbazon ..........................22 Sơ đồ 2.2. Sơ đồ chung tổng hợp các phức chất của Cu(II) và Co(II) với các phối tử ....23 MỞ ĐẦU 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 các thiosemicacbazon rất đa dạng về thành phần, cấu tạo và kiểu tạo phức. Từ rất sớm, ngƣời ta đã phát hiện hoạt tính diệt nấm, diệt khuẩn của thiosemicacbazit và các dẫn xuất thiosemicacbazon của nó [1, 3]. Đặc biệt là từ sau khi phát hiện ra phức chất của kim loại chuyển tiếp cis-platin [Pt(NH3)2Cl2] có hoạt tính ức chế sự phát triển ung thƣ vào năm 1969 thì nhiều nhà hóa học và dƣợc học chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phức chất của kim loại với các phối tử hữu cơ có hoạt tính sinh học. Trong số các phức chất đƣợc nghiên cứu, phức chất của các thiosemicacbazon đóng vai trò rất quan trọng [3], [10], [16], [27]. Ngày nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, đặc biệt là hoạt tính chống ung thƣ của các phức chất thiosemicacbazon và dẫn xuất của chúng đăng trên các tạp chí Hóa học, Dƣợc học, Y- sinh học v.v... Các nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon, dẫn xuất của thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các ion kim loại, nghiên cứu cấu tạo của các phức chất sản phẩm bằng các phƣơng pháp khác nhau và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng. Trong một số công trình gần đây, ngoài hoạt tính sinh học ngƣời ta còn khảo sát một số ứng dụng khác của thiosemicacbazon nhƣ tính chất điện hóa, hoạt tính xúc tác, khả năng ức chế ăn mòn kim loại v.v... Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm đƣợc các hợp chất có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác nhƣ ít độc, gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho tế bào lành để dùng làm thuốc chữa bệnh cho ngƣời và vật nuôi v.v... 1 Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo một số phức chất của kim loại chuyển tiếp với dẫn xuất thế N(4) của thiosemicacbazon” 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 nói chung và hoạt tính sinh học của chúng nói riêng. 2 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 181-1830C. Kết quả nghiên cứu bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X cho thấy phân tử có cấu trúc nhƣ sau: (1) Gãc liªn kÕt MËt ®é ®iÖn tÝch H2N (2) (1) d NH a C c H2N b N = (2) N = C(4) = N = S = o a=118.8 o b=119.7 o c=121.5 o d=122.5 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 trên so với nhóm NH2) [1]. Khi thay thế một nguyên tử hiđro của nhóm N(4)H2 bằng các gốc hiđrocacbon khác nhau ta thu đƣợc các dẫn xuất N(4) của thiosemicacbazit. Ví dụ nhƣ: N(4)phenylthiosemicacbazit, N(4)-etylthiosemicacbazit, N(4)-metylthiosemicacbazit… Khi phân tử thiosemicacbazit hay sản phẩm thế của nó ngƣng tụ với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất thiosemicacbazon theo sơ đồ 1.1 dƣới đây: (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'' H2O R' C N OH H S N H C NHR'' S Sơ đồ 1.1. Mô tả cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon 3 Phản ứng này xảy ra trong môi trƣờng axit theo cơ chế AN. Vì trong số các nguyên tử N của thiosemicacbazit cũng nhƣ dẫn xuất thế N(4) của nó chỉ có nguyên tử N(1) là mang điện tích âm nên trong điều kiện bình thƣờng, phản ứng ngƣng tụ chỉ xảy ra nhóm N(1)H2 hiđrazin [4]. 1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazit và thiosemicacbazon Phức chất của thiosemicacbazit với đồng(II) đã chứng minh rằng trong các hợp chất này thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử lƣu huỳnh và nitơ của nhóm hiđrazin (N(1)H2) [12]. 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 S và nguyên tử H này lại bị thay thế bởi kim loại. Do đó phức chất đƣợc tạo thành theo sơ đồ sau: NH2 NH2 N N M C C H2N H2N NH C H2N H2N N HS S NH2 NH2 NH2 cis C S S S M NH2 C N M D¹ng thion N C D¹ng thiol H2N H2N S trans Sơ đồ 1.2. Sự tạo phức của thiosemicacbazit Nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với Ni(II) [12], [31] và Zn(II) [13] 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 với nguyên tử kim loại đƣợc thực hiện trực tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N hiđrazin (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 một số ion kim loại nhƣ Cu(II), Pt(II), Pd(II), Co(II)… với thiosemicacbazit. Theo [8], [13], [23], trong đã số các trƣờng hợp, khi tạo phức thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis và đóng vai trò nhƣ một phối tử hai càng. Tuy nhiên trong một số trƣờng hợp, do khó khăn về hoá lập thể, thiosemicacbazit đóng vai trò 4 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), Cu(II), Co(II) [7], [23], [32]. Tóm lại, thiosemicacbazit thƣờng có xu hƣớng thể hiện dung lƣợng phối trí bằng hai và liên kết đƣợc thực hiện qua nguyên tử S và N của nhóm hiđrazin. Để thực hiện sự phối trí kiểu này cần phải tiêu tốn năng lƣợng 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 lƣợng này đƣợc bù trừ bởi năng lƣợng dƣ ra do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng đóng vòng. Do sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các phức chất thiosemicacbazon trở nên đa dạng và 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 tố có khả năng tham gia tạo phức thì phối tử đóng vai trò nhƣ phối tử hai càng giống nhƣ thiosemicacbazit. Một số ví dụ cho trƣờng hợp này là các phối tử thiosemicacbazon của benzanđehit, cyclohexanon axetophenon, octanal, menton… M N NHR N H N NHR N C C N SH S S N H C NHR Sơ đồ 1.3. Sự tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R (H, CH3, C2H5, C6H5…)) Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối trí (D) và nguyên tử này đƣợc nối với nguyên tử N-hiđrazin (N(1)) qua hai hay ba nguyên tử trung gian thì khi tạo phức phối tử này thƣờng có khuynh hƣớng thể hiện nhƣ một phối tử ba càng với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S. Một số phối tử loại này là các thiosemicacbazon hay dẫn xuất thiosemicacbazon của 5 salixylalđehit (H2thsa hay H2pthsa), isatin (H2this hay H2pthis), axetylaxeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpy hay H2pthpy)….Trong phức chất với Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+..., các phối tử này tạo liên kết qua bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành vòng 5 hoặc 6 cạnh [3], [6], [12]. Mô hình tạo phức của các thiosemicacbazon ba càng nhƣ sau: D D M M S N hoÆc S N N N NH2 NH2 H a) a') 1.2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA CHÚNG Các phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon đƣợc quan tâm rất nhiều không chỉ với ý nghĩa khoa học mà ở chúng còn tiềm ẩn nhiều khả năng ứng dụng trong thực tiễn. Ngƣời ta còn đặc biệt quan tâm đến hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng. Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon đƣợc phát hiện đầu tiên bởi Domagk. 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 [9], [10], [16], [31] cũng đƣa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng nhƣ phức chất của chúng. Tác giả [34] cho rằng tất cả các thiosemicacbazon của dẫn xuất thế ở vị trí para của benzalđehit đều có khả năng diệt vi trùng lao. Trong đó p-axetaminobenzalđehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1) đƣợc xem là thuốc chữa bệnh lao hiệu nghiệm nhất hiện nay. H3C C NH CH N O NH C S 6 NH2 (TB1) Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin-3, 4-etylsunfobenzalđehit (TB3) và pyriđin-4, cũng đang đƣợc sử dụng trong y học 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 dƣơng... Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken, coban và đặc biệt của kẽm đƣợc dùng làm thuốc chống thƣơng hàn, kiết lị, các bệnh đƣờng ruột và diệt nấm. Phức chất của đồng(II) với thiosemicacbazit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ [27]. Các tác giả [16] đã nghiên cứu và đƣa ra kết luận cả phối tử và phức chất Pd(II) với 2-benzoylpyriđin N(4)-phenylthiosemicacbazon và Pd(II), Pt(II) với pyriđin-2-cacbalđehit thiosemicarbazone đều có khả năng chống lại các dòng tế bào ung thƣ nhƣ MCF - 7, TK - 10, UACC – 60, trong số các phức chất đó thì phức của Pd(II) với 2-benzoylpyriđin N(4)-phenylthiosemicacbazon có giá trị GI50 (nồng độ ức chế 50%) thấp nhất trong 3 dòng đƣợc chọn nghiên cứu. Ở Việt Nam, một số nghiên cứu hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon, phức chất của chúng cũng đã đƣợc tiến hành với một số kim loại chuyển tiếp nhƣ đồng, niken, molipđen… Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, 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(Hthis)Cl 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 khối u. Khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ SARCOMAR-TG180 trên chuột trắng SWISS của Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hthis)Cl là 36,8%. Tiếp sau đó các tác giả [3], [6] đã tổng hợp các phối tử và phức chất của một số ion kim loại nhƣ Pt(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon. Kết luận đƣợc đƣa ra là các phức chất của Pt(II) với N(4)-phenylthiosemicacbazon isatin, salixylanđehit, N(4)-phenylthiosemicacbazon 7 thiosemicacbazon điaxetylmonoxim, N(4)-phenyl thiosemicacbazon điaxetylmonoxim có độc tính khá mạnh đối với các chủng nấm và vi khuẩn đem thử. Các phức chất của Pt(II) với N(4)- phenyl thiosemicacbazon isatin, thiosemicacbazon furalđehit 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 N(4)-metylthiosemicacbazon isatin, N(4)- metyl thiosemicacbazon furalđehit đều có khả năng ức chế tế bào ung thƣ màng tim và ung thƣ biểu mô ở ngƣời. Tác giả [6] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất giữa Co(II), Ni(II), Cu(II) với các thiosemicacbazon của các hợp chất cacbonyl có nguồn gốc từ tự nhiên nhƣ octanal, campho, xitronenlal, mentonua. Trong số các phối tử và phức chất nghiên cứu thì phức chất của Cu(II) với các phối tử thiosemicacbazon xitronenlal và thiosemicacbazon menton có khả năng ức chế mạnh trên cả hai dòng tế bào ung thƣ gan và phổi. Ngoài hoạt tính sinh học, 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 [14]. Đây là những chất xúc tác dị thể đƣợc sử dụng trong phản ứng tạo nhựa epoxy từ cyclohexen và stiren. Các phức chất của palađi với thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch của anken (phản ứng Heck) [17]. 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%. Nói chung, sự ức chế ăn mòn tăng lên theo nồng độ các thiosemicacbazon [11], [19]. Ngoài ra, khả năng tạo phức tốt của các thiosemicacbazit và thiosemicacbazon còn đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực phân tích để tách cũng nhƣ xác định hàm lƣợng của nhiều kim loại khác nhau. R. Murthy đã sử dụng thiosemicacbazon 8 o-hiđroxi axetophenon trong việc xác định hàm lƣợng palađi bằng phƣơng pháp trắc quang. Bằng phƣơng pháp này có thể xác định đƣợc hàm lƣợng palađi trong khoảng nồng độ 0,042-10,6g/l [27]. Kim loại này cũng đƣợc xác định bằng phƣơng pháp chiết - trắc quang dựa trên cơ sở tạo phức của nó với N(4)phenylthiosemicacbazon thiophenanđehit, phức này có thể chiết vào cloroform trong môi trƣờng axit H2SO4 sau khi lắc khoảng 10 phút. Định luật Beer đƣợc tuân theo trong khoảng nồng độ của Pd2+ từ 0,04 - 6,0g/l [33]. Phƣơng pháp trắc quang cũng đƣợc sử dụng để xác định hàm lƣợng của đồng(II) và niken(II) trong dầu ăn và trong dầu của một số loại hạt dựa vào khả năng tạo phức của chúng với 1- phenyl - 1, 2-propandion-2-oxim thiosemicacbazone [28]. 1.3. GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐỒNG VÀ COBAN 1.3.1. Giới thiệu về đồng Đồng thuộc chu kỳ 4, nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, đồng là một kim loại có màu đỏ cam, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn điện cao hơn). Đồng có lẽ là kim loại đƣợc con ngƣời sử dụng sớm nhất. Ngƣời ta đã tìm thấy các đồ dùng bằng đồng có niên đại khoảng năm 8700 trƣớc công nguyên (TCN) (đồng tự nhiên). Trong thời của nền văn minh Hy Lạp, kim loại này đƣợc biết với tên gọi chalkos. Trong thời kỳ La Mã, nó đƣợc biết với tên aes Cyprium. Từ những yếu tố lịch sử này, tên gọi la tinh của nó đƣợc đơn giản hóa thành Cuprum. Đồng có thể tồn tại tự do trong tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất. Các khoáng chất cacbonat: azurit (2CuCO3Cu(OH)2) và malachit (CuCO3Cu(OH)2) và các sulfua nhƣ: chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các ô xít nhƣ cuprit (Cu2O)..là các nguồn để sản xuất đồng. Đồng có hai đồng vị ổn định là 63Cu và 65Cu, cùng với một số đồng vị phóng xạ. 9 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 thấy 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 nhiều loại rau cho thu hoạch 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 bậc cao, 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 Các muối Cu hóa trị một dễ tạo phức với nhiều phân tử và ion (NH3, CN-, S2O32-,… v.v cho những phức chất phần lớn dễ tan trong nƣớc nhƣ: [Cu(NH3)2]Cl2, H[CuCl2], Na[Cu(CN)2] vv..... Rất đặc trƣng cho Cu hóa trị hai là sự tạo phức và hầu hết các muối Cu2+ đều tách khỏi dung dịch dƣới dạng những hydrat tinh thể. Với những muối tƣơng ứng của kim loại kiềm, các muối Cu2+ cho những anion phức nhƣ [CuCl4]2-. Tuy nhiên, trong dung dịch, đa số các anion đó không bền và dễ phân hủy thành những thành phần riêng. Bền hơn nhiều là cation phức [Cu(NH3)4]2+ màu xanh thẫm, rất đặc trƣng cho đồng hóa trị hai. Cation này đƣợc tạo nên khi thêm amoniac dƣ vào dung dịch muối Cu2+. Do đó, có thể dùng amoniac làm một thuốc thử của đồng. 1.3.2. Giới thiệu về coban Trong tự nhiên coban không có quặng riêng thƣờng lẫn với các chất khác nhƣ cobantin (CoAsS) chứa 35,4%Co, Smatit (CoAs2) chiếm 0,001% tổng số nguyên tử 10 trong vỏ trái đất. Trong đất trồng hàm lƣợng coban chiếm 5mg/kg, còn trong nƣớc tự nhiên thì rất ít. Vì trữ lƣợng bé của coban, hằng năm tổng lƣợng coban sản xuất trên thế giới chỉ vào khoảng 20 ngàn tấn mặc dù coban là vật liệu chiến lƣợc, nhất là đối với kỹ thuật và quốc phòng. Coban có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể nhƣ kích thích tạo máu, kích thích tổng hợp protein cơ, tham gia chuyển hóa gluxit, chuyển hóa các chất vô cơ, tham gia vào quá trình tạo vitamin B12 và có nhiều ứng dụng trong công nghệ luyện kim. Coban đƣợc ứng dụng trong kỹ thuật thủy tinh mẫu, trong công nghiệp đồ sứ, luyện kim để chế tạo những hợp kim và thép đặc biệt. Coban và các hợp chất của nó đƣợc dùng làm chất xúc tác cho nhiều quá trình hóa học. Muối của coban thƣờng đƣợc sử dụng làm sắc tố hội họa, đồ gốm,… Mặc dù coban không đƣợc coi là độc nhƣ hầu hết kim loại nặng vì theo những nghiên cứu mới đây tại Mỹ thì không có sự liên hệ giữa coban trong nƣớc và bệnh ung thƣ ở ngƣời. Tuy nhiên với hàm lƣợng lớn coban sẽ gây tác động xấu đến cơ thể và động vật. Coban là nguyên tố chuyển tiếp (còn đƣợc gọi là nguyên tố vi lƣợng) nằm ở ô 27 nhóm VIIIB trong bảng hệ thống tuần hoàn D.I Mendeleev, nguyên tử lƣợng 58,9332 đvC . Coban có cấu hình electron hóa trị 3d74s2, bán kính nguyên tử 1,25 A0 bán kính ion coban(II) 0,82 A0 và coban(III) là 0,64A0. Coban là kim loại màu xám có ánh kim, có từ tính. Nó hóa rắn và rất chịu nóng, bền với không khí và nƣớc, nhƣng dễ bị oxi hóa khi nghiền nhỏ và bị nhiệt độ cao đốt nóng đến sáng chói, nó bốc cháy trong không khí và tạo thành Co3O4 . Một số thông số vật lý của coban Tỷ trọng (g/cm3) 8,9 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 1493 Nhiệt độ sôi (0C) Độ cứng 3100 5,5 11 Nhiệt độ Độ dẫn điện thăng hoa tƣơng đối (0C) (Hg =1) 425 10 Số oxi hóa đặc trƣng của coban là +2 và +3 trong đó trạng thái oxi hóa (II) là trạng thái bền và đặc trƣng đối với coban, các dẫn xuất của coban đều có màu riêng biệt. Coban tạo thành các oxit sau: CoO có màu lục xám tan trong axit loãng tạo thành muối tƣơng ứng, Co2O3 màu đen đều tan trong HCl giải phóng Cl2 và tạo thành CoCl3. Coban tan trong HCl, H2SO4 giải phóng khí H2, dễ tan trong HNO3 loãng giải phóng ra khí NO, HNO3 và H2SO4 đặc đều làm trơ coban. Các coban oxit và Co(OH)2 đều có tính bazơ, không tan trong nƣớc dễ tan trong axit tạo thành muối tƣơng ứng, tan trong amoniac tạo thành phức amoniacat. Co(OH)2 + 6 NH3 → [ Co(NH3)6](OH)2 Coban có khả năng tạo phức rất tốt với các phối tử vô cơ và hữu cơ nhƣ NH3, SCN, ADTA, DTPA, axit axetic, triclo axetic, xitric, tactric… và độ bền của những phức chất đó tăng lên theo chiều giảm bán kính ion. 1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT 1.4.1. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại Khi hấp thụ những bức xạ trong vùng hồng ngoại, năng lƣợng phân tử tăng lên 8 - 40 kJ/mol. Đây chính là khoảng năng lƣợng tƣơng ứng với tần số của dao động biến dạng và dao động quay của các liên kết trong hợp chất. Sự hấp thụ xảy ra khi tần số của bức xạ của tia tới bằng với tần số dao động riêng của một liên kết nào đó trong phân tử. Tần số dao động riêng của các liên kết trong phân tử đƣợc tính theo công thức: Trong đó: µ: Khối lƣợng rút gọn, µ = m1m2/( m1+ m2) k: Hằng số lực tƣơng tác, phụ thuộc bản chất liên kết C: Tốc độ ánh sáng C = 3.1010cm/s. ν: Tần số dao dộng riêng của liên kết. 12 Nhƣ vậy, mỗi liên kết có một tần số dao động riêng xác định, phụ thuộc vào bản chất các nguyên tố tham gia liên kết và môi trƣờng mà liên kết đó tồn tại. Khi tham gia tạo liên kết phối trí với các ion kim loại các dải hấp thụ của nhóm đang xét sẽ bị chuyển dịch về vị trí hay thay đổi về cƣờng độ. Từ sự dịch chuyển về vị trí hay sự thay đổi về cƣờng độ của các dải hấp thụ có thể thu đƣợc một số thông tin về mô hình tạo phức của phối tử đã cho. Phổ hấp thụ hồng ngoại đã đƣợc sớm sử dụng trong việc nghiên cứu các thiosemicacbazon cũng nhƣ phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp. Tuy nhiên, do cấu tạo phức tạp của hợp chất thiosemicacbazon mà các tính toán lý thuyết để đƣa ra các quy kết cụ thể còn gặp nhiều khó khăn. Chính vì vậy, việc quy kết các dải hấp thụ trong phân tử và trong phức chất của chúng còn chủ yếu dựa vào phƣơng pháp gần đúng dao động nhóm. Trong tài liệu [1] đã tổng quan khá đầy đủ các nghiên cứu phổ hấp thụ hồng ngoại của thiosemicacbazit và qui kết các dải hấp thụ chính nhƣ ở bảng 1.1. Bảng 1.1. Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại của thiosemicacbazit vi Cm-1 Quy kết vi Cm-1 Quy kết v1 3380 vas(N4H2) v8 1545 v(CN4) v2 3350 vas(N1H2) v9 1490 δ(HNC,HNN) v3 3290 vsN1H2) v10 1420 vas(CNN) v4 3210 vsN1H2) v11 1320 vs(CNN) v5 1600 v(NH) v12 1295 δas(NNH) v6 1650 δ(HN4H) v13 1018 δas(HN4C) v7 1628 δ(HN1H) v14 810 v(CS) Trong các tài liệu khác nhau [1], [3], [5], [19], đều có chung nhận xét dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoá trị của nhóm C = S thay đổi trong một khoảng rộng từ 750 – 900cm - 1 và dải này có xu hƣớng giảm cƣờng độ và dịch chuyển về phía tần số thấp hơn khi tham gia tạo phức. Trong quá trình tạo phức, 13