Nghiên Cứu Tổng Hợp, Cấu Trúc, Hoạt Tính Xúc Tác Cho Phản Ứng Hydrosilic Hóa Của Một Số Phức Chất Platinum(Ii) Chứa Eugenol Và Carben Dị Vòng Nitrogen.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI***** DƯƠNG MẠNH HIẾU NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, CẤU TRÚC, HOẠT TÍNH XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG HYDROSILIC HÓA CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT PLATINUMII CHỨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

*****

DƯƠNG MẠNH HIẾU

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, CẤU TRÚC, HOẠT TÍNH XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG HYDROSILIC HÓA CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA EUGENOL VÀ CARBEN DỊ VÒNG NITROGEN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thị Thanh Chi

Hà Nội, 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan khóa luận này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi Các

số liệu và tài liệu được trích dẫn trong khóa luận là trung thực Kết quả nghiên cứunày không trùng với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó

Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

Hà Nội, tháng 4 năm 2022

Sinh viên

Dương Mạnh Hiếu

LỜI CÁM ƠN

Khóa luận này được hoàn thành tại Phòng nghiên cứu 1, bộ môn Hoá Vô cơ– khoa Hoá học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học

của PGS TS Nguyễn Thị Thanh Chi.

Em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới cô Nguyễn Thị Thanh Chi - Cô

đã rất tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Từ khi nghiên cứu làm bài tập môn học (năm 2021) đến bây giờ là khóa luận tốtnghiệp, em luôn nhận được sự chỉ bảo ân cần từ cô Một lần nữa em muốn gửicảm ơn sâu sắc tới cô

Cùng với đó, em xin cám ơn các thầy, các cô trong bộ môn Hoá Vô cơ khoa Hoá học, các anh chị là học viên cao học K29, K30, các bạn sinh viên K68,K69 và đặc biệt là NCS - anh Phạm Văn Thống K35 đã nhiệt tình giúp đỡ để emhoàn thành khóa luận tốt nghiệp này Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thànhđến Thạc sĩ Trương Thúy Hằng – cộng sự cùng hợp tác nghiên cứu

-Cuối cùng em xin cám ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã dànhcho em sự khích lệ, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiêncứu

Hà Nội, tháng 4 năm 2022

Sinh viên

Dương Mạnh Hiếu

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời cám ơn

Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt

Mục lục

Danh mục bảng

Danh mục hình ảnh

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG HỢP, CẤU TRÚC PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA EUGENOL 3

1.1.1 Tổng hợp, tính chất của eugenol 3

1.1.2 Tổng hợp, cấu trúc phức chất Pt(II) chứa olefin 5

1.2 TỔNG HỢP, CẤU TRÚC PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA CARBENE DỊ VÒNG NITROGEN 8

1.2.1 Tổng hợp và tính chất của phối tử carbene dị vòng nitrogen 8

1.2.2 Tổng hợp, cấu trúc của phức chất Pt(II) chứa NHC 13

1.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT PLATINUM(II) 17

1.3.1 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư 17

1.3.2 Hoạt tính xúc tác 19

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24

2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 24

2.2 TỔNG HỢP PHỐI TỬ NGHIÊN CỨU 24

2.3 TỔNG HỢP CÁC PHỨC CHẤT 26

2.3.1 Tổng hợp phức chất đầu 26

2.3.2 Tổng hợp phức chất Pt(II) chứa arylolefin và NHC 27

2.4 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC CÁC PHỨC CHẤT 28

2.4.1 Nghiên cứu thành phần các phức chất 28

2.4.2 Nghiên cứu cấu trúc các phức chất 28

2.5 THĂM DÒ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA CÁC PHỨC CHẤT 29

2.6 THU HỒI PLATINUM 29

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 TỔNG HỢP CÁC CHẤT ĐẦU 30

3.1.1 Tổng hợp phức chất khép vòng hai nhân [PtCl(Eug)]2 30

3.1.2 Tổng hợp muối azolium halide 31

3.2 TỔNG HỢP PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA EUGENOL VÀ CARBENE DỊ VÒNG NITROGEN 32

3.2.1 Tổng hợp phức chất [PtCl(Eug)(Bn 2 -bimy)] (P1) 32

3.2.2 Tổng hợp phức chất [PtCl(Eug)(NHC)] (P2, P3) 33

3.3 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA EUGENOL VÀ CARBENE DỊ VÒNG NITROGEN 34

3.3.1 Phương pháp sắc kí bản mỏng 34

3.3.2 Xác định hàm lượng platinum, nước kết tinh 35

3.3.3 Phương pháp phổ khối lượng (ESI-MS) 35

3.3.4 Phổ hồng ngoại (IR) 38

3.3.5 Phổ 1H NMR 41

3.4 HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA CÁC PHỨC CHẤT 46

3.4.1 Thăm dò hoạt tính xúc tác cho phản ứng hydrosilic hóa 46

3.4.2 Xác định thành phần, cấu trúc sản phẩm 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Tính chất vật lí của eugenol 3

Bảng 1 2 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư của một số phức chất Pt(II) chứa eugenol và amine dị vòng, dẫn xuất 8-hydroxyquinoline (R-OQ) và dãy phức chất [PtCl(arylolefin)(NHC)] (IC50, µM) 18

Bảng 2 1 Hóa chất và nguồn gốc xuất xứ 24

Bảng 2 2 Một số thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu 24

Bảng 2 3 Các phương pháp sử dụng để nghiên cứu thành phần, cấu trúc các sản phẩm 29

Bảng 3 1 Tính chất vật lí của các muối M2, M3, M4 31

Bảng 3 2 Điều kiện thích hợp nhất để tổng hợp các phức chất P5, P6 30

Bảng 3 3 Một số tính chất vật lý của các phức chất P3, P4 32

Bảng 3 4 Hàm lượng Pt, nước kết tinh 32

Bảng 3 5 Khối lượng phân tử của phức chất P3 được xác định từ phổ ESI-MS, M (m/z: au) 36

Bảng 3 6 Các vân hấp thụ chính trên phổ IR của các phức chất P3, P4, cm-1 37

Bảng 3 7 Tín hiệu proton của EugH tự do và trong P5, P6, δ (ppm), J (Hz) 42

Bảng 3 8 Tín hiệu proton của NHC trong các phức chất P3, P4 43

Bảng 3 9 Kết quả nghiên cứu hoạt tính xúc tác của P2, P3 cho phản ứng giữa phenylacetylene và các silane 45

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Liên kết σ và π trong anion Zeise 4

Hình 1 2 Hai kiểu phối trí của arylolefin với Pt(II) 4

Hình 1 3 Công thức cấu tạo của một số aryolefin có nguồn gốc thiên nhiên 5

Hình 1 4 Sơ đồ tổng hợp phức chất mono arylolefin của Pt(II) 6

Hình 1 5 Cấu trúc của phân tử [PtCl2(EtEugH)(2-NH2Py)] (a) và [PtCl(EugH)(Cl-OQ)] (b) 6

Hình 1 6 Phương trình tổng hợp và cấu trúc của [PtCl(Saf)(piperidine)] xác định bằng nhiễu xạ tia X đơn tinh thể 7

Hình 1 7 Cấu trúc phân tử [PtCl(Meug)(2-MePhNH2] (a) và [Pt(Meug)(OQ)] (b) 8

Hình 1 8 Đặc điểm cấu tạo của carbene 8

Hình 1 9 Cấu trúc điện tử và các cấu trúc cộng hưởng của NHC 9

Hình 1 10 Công thức cấu tạo của một số carbene tự do 9

Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp muối imidazolium halide bằng phản ứng ngưng tụ 10

Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp muối imidazolium halide bằng phản ứng alkyl hóa 10

Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp muối imidazolium halide bằng phản ứng kiềm hóa 10

Hình 1 14 Liên kết kim loại-carbon carbene 13

Hình 1 15 Sơ đồ tổng hợp phức chất Hg(II) chứa NHC đầu tiên 13

Hình 1 16 Một số phương pháp tổng hợp phức chất chứa NHC 14

Hình 1 17 Cấu trúc một số phức chất của Pt(II) chứa arylolefin và NHC được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể 16

Hình 1 18 Sơ đồ tổng hợp cis-[PtCl2(DMSO)(NHC)] 17

Hình 1 19 Một số phức chất của Pt(II) được sử dụng trong điều trị ung thư 17

Hình 1 20 Cơ chế xúc tác cho phản ứng hydroamin hóa amide bởi phức chất Pt(II)/carbene 20

Hình 1 21 Cơ chế phản ứng hydrosilic hóa alkyne 21

Hình 1 22 Cấu trúc của phức chất Karstedt 21

Hình 1 23 So sánh phản ứng hydrosilic hóa giữa hai loại alkyne 22

Hình 2 1 Sơ đồ tổng hợp các phức chất 26

Hình 3 1 Cơ chế tạo thành phức khép vòng hai nhân [PtCl(Eug)]2 30

Hình 3 2 Sơ đồ tổng hợp phức chất khép vòng hai nhân 31

Hình 3 3 Sắc kí bản mỏng phức chất P2 34

Hình 3 4 Một phần phổ +MS của phức chất P2 làm ví dụ 37

Hình 3 5 Phổ hồng ngoại IR của P2 38

Hình 3 6 Phổ hồng ngoại IR của P3 39

Hình 3 7 Một phần phổ 1H NMR của phức chất P2 41

Hình 3 8 Một phần phổ 1H NMR của phức chất P3 43

46

Hình 3 9 Tín hiệu proton của IMes trong phức chất P2 46

Hình 3 10 Một phần phổ 1H NMR của thí nghiệm 1 (a) và triethoxysilane tự do (b) 48

Hình 3 11 Một phần phổ 1H NMR của thí nghiệm 3 49

Hình 3 12 Một phần phổ 1H NMR của thí nghiệm 7 50

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay, trong y học, đã có ba thế hệ thuốc với hoạt chất là phức chất củaplatin được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong việc điều trị nhiều bệnh ungthư khác nhau ở người là Cisplatin, Cacboplatin và Oxaliplatin Tuy nhiên, chúngđều có nhược điểm là độc tính cao và chưa kịp thời đáp ứng được sự gia tăng củacác thể loại ung thư Do vậy việc nghiên cứu tổng hợp các phức chất mới của Pt(II),đặc biệt là các phức chất chứa phối tử có nguồn gốc thiên nhiên đang thu hút được

sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước [3, 18, 20, 24, 25]

Bên cạnh ý nghĩa lớn trong y học, các phức chất kim loại chuyển tiếp chứacarbene dị vòng nitrogen (NHC) đã thu hút các nhà hóa học bằng những ứng dụngđầy hứa hẹn của chúng trong lĩnh vực xúc tác đồng thể Ví dụ nhiều phức Pd(II) vàPt(II) chứa NHC đã thể hiện hoạt tính xúc tác tốt cho các phản ứng ghép C-C và cáctối ưu hóa phân tử như phản ứng hydroamine hóa, hydrosilic hóa [42].Bên cạnh đó,một số nghiên cứu cũng chỉ ra các phức chất chứa NHC có hoạt tính tiềm năngtrong điều trị ung thư [17, 35, 46]

Ở Việt Nam có nhiều loại cây chứa hàm lượng arylolefin rất lớn như: tinh dầuhồi (chứa 80 ÷ 90% anetol), tinh dầu hương nhu (chứa 70% eugenol), tinh dầu xá xị(chứa 90% safrol) Một số dẫn xuất của eugenol như metyleugenol, axiteugenoxyaxetic đã được tổng hợp Nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp phứcchất platinum(II) chứa eugenol hoặc dẫn xuất của nó đã được công bố và cho thấychúng có hoạt tính xúc tác tốt cho phản ứng hydrosilic hóa [8, 42] Tuy nhiên, cácnghiên cứu về hoạt tính xúc tác của phức chất platinum(II) chứa eugenol mới ở giaiđoạn ban đầu Vì vậy, việc nghiên cứu và hoàn thiện loại phức chất này là rất cầnthiết, một mặt nhằm khẳng định tính ổn định của phương pháp tổng hợp, mặt khácthu được các phức chất mới lại tiếp tục góp phần làm tiền chất cho các nghiên cứuhoạt tính xúc tác

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc

hoạt tính xúc tác cho phản ứng hydrosilic hóa của một số phức chất platinum(II)

chứa eugenol và carben dị vòng nitrogen”.

2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tổng quan tài liệu liên quan đến hướng nghiên cứu

- Tổng hợp phức chất đầu: phức chất mono K[PtCl3(EugH)] (P), phức chất hainhân [PtCl(Eug)]2 (P0)

- Tổng hợp muối azolium: 1,3-dibenzylbenzimidazolium cloride

(Bn2-bimy∙HCl–M1); 1,3-bis(2,4,6-trimetylphenyl)imidazolium cloride (IMes∙HCl–M2)

và 1,3-dibenzylimidazolium cloride (Bn2-imy∙HCl–M3);

- Tổng hợp các phức chất platinum(II) bằng phản ứng của [PtCl(Eug)]2 (P0)

3 Đối tượng nghiên cứu

Phức chất platinum(II) chứa eugenol và carbene dị vòng nitrogen

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Đã tổng hợp được 3 phức chất chứa đồng thời arylolefin và NHC là [PtCl(Eug)(IPr)] (P1); [PtCl(Eug)(Bn2-bimy)] (P2) và [PtCl(Eug)(Bn2-imy)] (P3) với hiệu suất cao, trong đó P2, P3 chưa được mô tả trong tài liệu nào

Các kết quả trên làm phong phú kho tàng phức chất và là tiền chất cho cácnghiên cứu sâu hơn

- Kết quả thăm dò hoạt tính xúc tác của các phức chất P1, P2 cho phản ứng

hydrosilyc hóa giữa phenylacetylene và một số silane cho thấy, các phức chất thểhiện hoạt tính xúc, độ chọn lọc phụ thuộc vào các silane khác nhau Đây là kết quảhứa hẹn ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác tổng hợp hữu cơ ở quy mô công nghiệp

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG HỢP, CẤU TRÚC PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA EUGENOL

nó và amine đã được công bố và cho thấy chúng có hoạt tính ức chết tế bào ung thưtốt với giá trị IC50 thấp hơn cisplatin [18, 31]

Danh pháp, công thức phân tử, công thức cấu tạo và một số tính chất củaeugenol được liệt kê ở bảng 1.1

Bảng 1 1 Tính chất vật lí của eugenol

Danh pháp IUPAC 4-allyl-2-methoxyphenol

Công thức cấu tạo

Tính tan không tan trong nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ

như axeton, clorofom, etanol

Khả năng tạo phức

Xét về bản chất liên kết, liên kết Pt-(C=C) trong phức chất platinum(II)olefin (điển hình là muối Zeise: K[PtCl3(C2H4)].H2O) có bản chất giống như trongethylene σ cho/ π nhận, gồm 2 thành phần độc lập:

- Liên kết σ cho hình thành do MO π liên kết của ethylene xen phủ vớiobitan lai hóa dsp2 của Pt(II)

- Liên kết π nhận được hình thành do Pt(II) dùng obitan 5d chứa một cặpelectron xen phủ với obitan phân tử π* phản liên kết trống của ethylene

Hình 1 1 Liên kết σ và π trong anion Zeise.

Đối với eugenol và các dẫn xuất của eugenol, các tác giả [25] đã chứng minhPt(II) không chỉ phối trí qua liên kết đôi C=C của nhánh allyl mà còn có thể phối tríkhép vòng qua nguyên tử carbon của vòng benzene như trong hình 1.2

Hình 1 2 Hai kiểu phối trí của arylolefin với Pt(II).

Kết quả phân tích phổ 1D và 2D NMR đã chỉ ra bản chất liên kết trong phứcchất Pt(II)-arylolefin: liên kết Pt-(C=C) theo kiểu σ, π-cho/π-nhận tương tự nhưethylene trong muối Zeise; còn liên kết Pt-Cbenzene có bản chất là σ-cho/π-nhận [25]

1.1.2 Tổng hợp, cấu trúc phức chất Pt(II) chứa olefin

Năm 1827, phức chất bền đầu tiên của platin-olefin có công thứcK[PtCl3(C2H4)].H2O (muối Zeise) được tổng hợp bởi giáo sư William Christopher

Zeise Nhưng vì những vấn đề phức tạp trong bản chất liên kết và cấu tạo của hợpchất này mà nó đã bị đi vào quên lãng cho đến đầu thế kỉ XX phức chất của platin-olefin mới được các nhà hóa học quan tâm trở lại Muối Zeise được tổng hợp từacid Zeise theo các phương trình hóa học sau:

Na2[PtCl6] + 2C2H5OH  t o H[PtCl3(C2H4)].H2O + CH3CHO + 2NaCl + HCl

H[PtCl3(C2H4)].H2O + KCl → K[PtCl3(C2H4)].H2O + HClSau đó, các phức chất mono olefin có công thức K[PtCl3(olefin)] với cấu trúc

ổn định được tổng hợp bằng phản ứng thế ethylene trong muối Zeise:

K[PtCl3(C2H4)] + olefin  K[PtCl3(olefin)] + C2H4↑

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, xu hướng nghiên cứu phức chất củaPt(II) chứa arylolefin có nguồn gốc thiên nhiên đã và đang thu hút sự quan tâm củanhiều nhà khoa học bởi một số đặc tính của arylolefin như: dùng để trị liệu, hoạttính sát khuẩn, rẻ tiền, dễ kiếm và đặc biệt các liên kết ethylenic thích hợp chuyểnhóa thành các dược chất Từ một số loài thực vật chứa hàm lượng arylolefin thiênnhiên cao như tinh dầu hương nhu (chứa 70% eugenol), tinh dầu xá xị (chứa 90%safrole) và dẫn xuất của chúng, nhóm phức chất trường Đại học Sư phạm Hà Nội đãđưa chúng vào cầu phối trí của Pt(II)

Hình 1 3 Công thức cấu tạo của một số aryolefin có nguồn gốc thiên nhiên.

Dãy phức chất mono arylolefin K[PtCl3(arylolefinH)] được tổng hợp bằngphản ứng trực tiếp giữa muối Zeise với tinh dầu hoặc với dẫn xuất tổng hợp được.Phản ứng được thực hiện ở điều kiện thường với hiệu suất cao [1, 5, 7]

Hình 1 4 Sơ đồ tổng hợp phức chất mono arylolefin của Pt(II).

Khi cho các phức chất mono ở trên tác dụng với các amine có dung lượngphối trí 1 hoặc 2, các tác giả [20, 25] thu được dãy các phức chất trung hòa[PtCl2(arylolefinH)(amine)] (amine: pyridine, p-chloaniline…) và[PtCl(arylolefinH)(amine)] (amine: 8-hydroxyquinoline và dẫn xuất của nó), trong

đó nguyên tử N đều ở vị trí trans so với nhánh allyl (Hình 1.5).

đó, safrole phối trí với Pt(II) không chỉ qua liên kết đôi C=Callyl mà còn qua nguyên

tử carbon thơm của vòng benzene, tức là đã có sự đề hydro hóa và amine ở vị trí cis

so với nhánh allyl Cấu trúc sản phẩm được xác định bằng các phương pháp hóa líhiện đại như phổ cộng hưởng từ hạt nhân một và hai chiều, nhiễu xạ tia X đơn tinhthể

Hình 1 6 Phương trình tổng hợp và cấu trúc của [PtCl(Saf)(piperidine)] xác định

bằng nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.

Sau khi nhận thấy hiện tượng bất thường này, tác giả [23] tiếp tục thực hiệnmột loạt các phản ứng nhằm thu được phức chất khép vòng hai nhân chứa safrole códạng [PtCl(Saf)]2 (sơ đồ 1.1)

Tiếp theo đó, các tác giả [8, 24] đã tổng hợp thành công phức chất khép vònghai nhân của các arylolefin khác dựa trên phương pháp này, phản ứng diễn ra theo sơ

đồ sau:

Khi cho phức hai nhân [PtCl(arylolefin)]2 tác dụng với các amine có dunglượng phối trí 1 và 2, các tác giả [18, 25] thu được dãy phức chất [PtCl(arylolefin)(amine)] (amine: aniline, pyridine và dẫn xuất của chúng) hoặc [Pt(arylolefin)(amine)] (amine: 8-hydroxyquinoline và dẫn xuất của nó), trong đó nguyên tử N

đều ở vị trí cis so với nhánh allyl (Hình 1.7).

(a) (b)

Các phức chất Pt(II) chứa đồng thời amine và arylolefin đã được nghiên cứutổng hợp và xác định cấu trúc bằng các phương pháp vật lí, hóa học và hóa lí hiệnđại như: phương pháp trọng lượng, phổ khối lượng (ESI-MS), phổ hồng ngoại (IR),phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (XRD)

1.2 TỔNG HỢP, CẤU TRÚC PHỨC CHẤT PLATINUM(II) CHỨA CARBENE DỊ VÒNG NITROGEN

1.2.1 Tổng hợp và tính chất của phối tử carbene dị vòng nitrogen

Cấu trúc của carbene và NHC

Carbene là hợp phần trung hòa về điện có dạng đơn giản nhất là H2C: và dẫnxuất của nó, trong đó nguyên tử carbon có hóa trị II với sáu electron hóa trị.Carbene có thể tồn tại trạng thái singlet (cặp electron đối song) hoặc triplet (haielectron độc thân) [30]

Hình 1 8 Đặc điểm cấu tạo của carbene.

Cấu trúc và độ bền của carbene có thể bị ảnh hưởng bởi không gian và hiệuứng điện tử của nhóm thế Các nhóm thế hút electron (hiệu ứng –I) thì trạng tháisinglet bền hơn Mặt khác, đối với các nhóm thế đẩy electron (hiệu ứng +I) làm ổn

định trạng thái triplet Hiện nay, carbene dị vòng nitrogen (NHC), loại carbene tồntại trạng thái singlet, đã và đang thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học đặcbiệt trong lĩnh vực nghiên cứu tổng hợp phức chất của kim loại chuyển tiếp Mộttrong những đặc điểm chính của các NHC đó là tính ổn định hơn so với carbene cổđiển Điều này được giải thích như sau: nguyên tử CNCN trong NHC ở trạng thái laihóa sp2 nên cặp electron carbene nằm trên obitan sp2 được giải tỏa nhờ hiệu ứng hútelectron từ hai nguyên tử N có độ âm điện lớn hơn Ngoài ra, các NHC lànucleophile có khả năng cho electron mạnh do hiệu ứng đẩy electron từ cặp electrontrên obitan p của N sang obitan p trống của Ccarbene.

Hình 1 9 Cấu trúc điện tử và các cấu trúc cộng hưởng của NHC.

Phương pháp tổng hợp NHC

Hợp chất NHC tự do đầu tiên 1,3 di 1 adamentylimidazolin 2 ylidene‐ ‐ ‐ ‐ ‐ đượctổng hợp vào năm 1991 bởi Arduengo và đồng nghiệp bằng phản ứng giữa 1,3-bis(adamantyl)imidazolium chloride với NaH trong THF khan, xúc tác DMSO cótính bền, nóng chảy mà không bị phân hủy ở 240oC [11] Sau thành công củaArduengo, đã có thêm nhiều báo cáo nêu chi tiết các phương pháp khác nhau đểtổng hợp NHC tự do Trong đó, các phối tử carbene dị vòng 5 cạnh được chú ý hơn

cả [14]

Hình 1 10 Công thức cấu tạo của một số carbene tự do.

Trong các phương pháp tổng hợp NHC tự do, đề proton muối azolium halide

và khử các hợp chất thione là hai phương pháp phổ biến được sử dụng

- Đề proton muối azolium halide:

Ngưng tụ base Shiff với formaldehyde là một trong những phương pháp đơngiản để tổng hợp muối imidazolium [40] Trong môi trường acid, amine và glyoxalphản ứng với nhau tạo thành các base Shiff, sau đó đem ngưng tụ với formaldehydethu được muối imidazolium halide đối xứng Việc tổng hợp các muối azoliumhalide chứa các nhóm aryl hoặc alkyl dạng 1,3-bis(2,6-diisopropylphenyl)imidazolium (IPr∙HX), 1,3-bis(2,4,6-trimethylphenyl)imidazolium (IMes∙HX), 1,3-bis(cyclohexyl)imidazolium (ICy∙HX), … bằng phương pháp này rất thuận lợi [40](Hình 1.11)

Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp muối imidazolium halide bằng phản ứng ngưng tụ.

Khi tiến hành phản ứng giữa glyoxal, amoni chloride, paraformaldehyde vàmột đương lượng của amine bậc một, tác giả [36] thu được dẫn xuất dạng 1-R-imidazole Tiếp theo, thực hiện phản ứng alkyl hóa 1-R-imidazole bằng alkyl halidetạo thành muối imidazolium không đối xứng (Hình 1.12)

Hình 1.12 Sơ đồ tổng hợp muối imidazolium halide bằng phản ứng alkyl hóa.

Một cách khác để tổng hợp muối imidazolium không đối xứng là sử dụng sựkiềm hóa từng bước của một anion imidazolide được tạo ra từ phản ứng củaimidazole với kali [34]:

Hình 1.13 Sơ đồ tổng hợp muối imidazolium halide bằng phản ứng kiềm hóa.

Cũng theo tác giả [36], phương pháp phổ biến để tổng hợp muối azolium làthực hiện phản ứng alkyl hóa các hợp chất azole như imidazole, benzimidazole,1,2,4-triazole với các dẫn xuất alkyl halide, phản ứng thường chạy theo cơ chế SN2.Chẳng hạn trong trường hợp alkyl hóa benzimidazole, phản ứng thường trải qua bagiai đoạn như trong sơ đồ bên dưới:

Ở giai đoạn (I) xảy ra phản ứng hình thành tác nhân nucleophile bằng cách đềproton benzimidazole dưới tác dụng của base mạnh như NaOH hoặc base trung bìnhK2CO3 Quá trình này có thể xảy ra sau vài giờ phản ứng ở nhiệt độ phòng hoặcnhiệt độ cao tương ứng Ở giai đoạn (II) và giai đoạn (III), tác nhân nucleophile sẽtấn công vào R-X đồng thời X- đi ra để hình thành muối azolium Nếu R và R’giống nhau thu được muối đối xứng, R và R’ khác nhau thu được muối bất đốixứng Giai đoạn này cần được thực hiện với thời gian phản ứng kéo dài và ở nhiệt

độ cao

Để thu được carbene tự do, các tác giả [40] thực hiện phản ứng đề proton hóamuối azolium halide trong dung môi khan như THF hoặc ether và sử dụng các basemạnh (pKa > 14) như KH, NaH, tBuO-K, n-BuLi, KHMDS, M[N(SiMe3)2] (M = Li,

K, Na), … theo sơ đồ sau:

- Khử hợp chất thione:

Các thione có thể được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ của thiourea với hydroxy-2-butanon hồi lưu trong hexanol tạo ra 4,5-dimethyl-1,3-dialkylimidazole-2-thione Phản ứng đòi hỏi các điều kiện khắc nghiệt, nhưng đó là một quy trìnhchung để tổng hợp tetraalkylimidazole-2-thiones cho hiệu suất cao (sơ đồ 1.2)

3-Sau đó, tiến hành khử các azole-2-thione bằng cách đun sôi trong dung môikhông proton với kim loại kiềm dư thu được NHC tự do theo sơ đồ 1.3.

Tính chất và khả năng tạo phức

Các NHC tự do dễ bị thủy phân trong môi trường ẩm do có phản ứng cộngnước để hình thành tiểu phân trung gian cyclic-α-diaminomethanol sau đó bị mởvòng tạo thành formamide Vì vậy, phản ứng tổng hợp NHC tự do thường phải thựchiện môi trường khô tuyệt đối [41] (sơ đồ 1.4)

Một đặc điểm khác của NHC tự do là chúng thường bị đime hóa hình thànhenetetramine [26] Tuy nhiên, mức độ đime hóa tương đối khác nhau ở các khungNHC khác nhau Chẳng hạn, khi nhóm thế R có kích thước nhỏ các benzimidazolin-2-ylidene thường dễ bị đime hóa nhưng các phối tử loại imidazolin-2-ylidene lạikhó bị đime hóa:

Trong lĩnh vực phức chất cơ kim, các NHC có khả năng tạo phức mạnh vớicác kim loại, đặc biệt đối với kim loại chuyển tiếp [29] Khi liên kết kim loại, NHC

là phối tử -cho rất mạnh và -nhận yếu Trong đó, hợp phần -cho được hìnhthành bởi sự cho cặp electron trên obitan sp2 của NHC vào obitan d trống của kim

loại Hợp phần -nhận được hình thành do sự cho electron trên obitan d của kimloại vào obitan phản liên kết của NHC (Hình 1.14)

Hình 1 14 Liên kết kim loại-carbon carbene.

1.2.2 Tổng hợp, cấu trúc của phức chất Pt(II) chứa NHC

Trên thế giới

Năm 1968, lần đầu tiên phức chất của kim loại chuyển tiếp chứa phối tửcarbene dị vòng nitrogen đầu tiên được báo cáo bởi Wanzlick và Schönherr

Hình 1 15 Sơ đồ tổng hợp phức chất Hg(II) chứa NHC đầu tiên.

Năm 1991, NHC ổn định đầu tiên được phân lập bởi Arduengo và cộng sựbằng cách cho muối imidazolium chloride tương tác với NaH trong dung môi THFvới xúc tác DMSO [11] Sau đó, số công bố về phức chất chứa NHC đã tăng rấtnhanh từ năm 1990 đến nay Đặc biệt, các phức chất NHC của kim loại nhóm VIIIB

có nhiều ứng dụng hứa hẹn trong các lĩnh vực: tổng hợp hữu cơ, y học, vật liệu vàxúc tác [16, 32, 35] Chẳng hạn, phức chất Pt(II) chứa NHC có nguồn gốc từimidazole, benzimidazole đã được tổng hợp và thể hiện hoạt tính xúc tác tốt cho cácphản ứng tối ưu hóa nguyên tử như hydroamin hóa và hydrosilic hóa [16]

Một số phương pháp để tổng hợp phức chất của ion kim loại chuyển tiếp chứaphối tử NHC được chỉ ra ở hình 1.16

Hình 1 16 Một số phương pháp tổng hợp phức chất chứa NHC.

Theo [28, 29], có 6 phương pháp khác nhau để tổng hợp phức chất của NHC,

đó là: (i) cho NHC tự do phản ứng trực tiếp với phức của kim loại; (ii) chuyển hóaqua phức chất NHC của Ag(I); (iii) sử dụng phức chất chứa isocyanide làm chấtđầu; (iv) cộng oxi hóa muối azolium vào các hợp chất có số oxi hóa thấp của kimloại; (v) phản ứng cắt các entetraamine bởi phức chất; (vi) phản ứng của muốiazolium halide với phức kim loại phù hợp

Bằng phản ứng giữa NHC tự do với tiền chất là [PtCl2(DMSO)]2, Steven P.Nolan và cộng sự đã tổng hợp thành công dãy phức chất mono carbene của Pt(II)

dạng cis-[PtCl2(DMSO)(NHC)] với hiệu suất 75-85% Quy trình tổng hợp được mô

tả trong sơ đồ 1.5 Mặc dù hiệu suất tổng hợp khá cao nhưng phương pháp này đòihỏi thực hiện ở điều kiện khá khắt khe như môi trường khí trơ, khô tuyệt đối

Trong năm 2007, nhóm nghiên cứu của Steven P Nolan đã công bố phươngpháp tổng hợp phức chất của Pt(II) chứa đồng thời NHC và olefin bằng phản ứnggiữa bis(2,6-diisopropylpheny)imidazol-2-ylidene (IPr) và dichloro(1,5-

hexadiene)platinum(II) trong dung môi THF thu được phức chất hexadiene)(IPr)platinum(II) theo phương trình hóa học bên dưới:

dichloro(1,5-Một phương pháp khác để tổng hợp phức chất carbene của Pt(II) đã được thựchiện đó là chuyển hóa qua phức chất carbene của Ag(I) Bằng phản ứng của K2PtCl4với phức của Ag(I) dạng (NHC)AgBr trong DMSO, Jonathan P Rourke và cộng sự

đã tổng hợp được nhiều phức chất dạng cis-[PtCl2(DMSO)(NHC)] với hiệu suất 62

- 66% [47] Khi sử dụng phương pháp này, Huynh và cộng sự [16] đã tổng hợp

được dãy phức chất của Pt(II) dạng cis-[PtBr2(NHC-S)] với hiệu suất 50 - 99% theo

sơ đồ phản ứng sau:

Bên cạnh đó, phương pháp đề proton hóa muối azolium halide bằng base cũng

được một số tác giả sử dụng Ví dụ, tác giả [34] đã tổng hợp phức chất

cis-[PtBr2(DMSO)(iPr-bimy)] bằng phản ứng giữa iPr-bimy∙HBr với PtBr2 trong DMSO

có mặt NaOAc Phản ứng xảy ra theo sơ đồ 1.6:

Năm 2010, các tác giả [46] đã khởi tạo một phương pháp độc đáo để tổng hợp

phức chất của Pt(II) chứa carbene dạng trans-[PtX2(NHC)(L)] (NHC là các carbene

loại imidazol-2-ylidene, benzimidazol-2-ylidene, 1,2,4-triazol-2-ylidene và

tetramethylxatin-8-ylidene, L là NH3, amine no, thơm và dị vòng, X là Br hoặc I)theo sơ đồ sau:

Cấu trúc của các phức chất Pt(II)-NHC nói trên đều được xác định bằng nhiềuphương pháp khác nhau trong đó 13C NMR và XRD cung cấp nhiều thông tin rõ nét

về cấu trúc của chúng cho thấy độ chuyển dịch hóa học của Ccarbene trong các phứcchất thường giảm so với NHC tự do

Ở Việt Nam

Gần đây, nhóm nghiên cứu phức chất của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đãđưa NHC vào cầu phối trí của Pt(II) bằng tương tác giữa phức chất khép vòng hainhân chứa phối tử arylolefin có nguồn gốc thiên nhiên và một số muối azoliumhalide thu được phức chất có cấu trúc thú vị với ba loại nguyên tử trung tâm carbontạo phức [4, 6, 9, 10, 37] Trong đó, một số phức chất mới bước đầu được nghiêncứu hoạt tính sinh học và hoạt tính xúc tác [6, 9, 10, 48]

[PtCl(iPrEug)(IBn)] [PtCl(iPrEug)(IMes)]

Hình 1 17 Cấu trúc một số phức chất của Pt(II) chứa arylolefin và NHC được xác

định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.

Bên cạnh đó, bằng phản ứng giữa phức chất cis-[PtCl2(DMSO)2] với một số

muối azolium chloride trong điều kiện êm dịu, tác giả [54] đã tổng hợp được các

phức chất có dạng cis-[PtCl2(DMSO)(NHC)] với hiệu suất 70 - 75% (Hình 1 18).

Hình 1 18 Sơ đồ tổng hợp cis-[PtCl 2 (DMSO)(NHC)].

1.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT PLATINUM(II)

1.3.1 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư

Trong lĩnh vực y dược, ba loại thuốc là phức chất của platinum(II) được sửdụng trên toàn thế giới trong điều trị ung thư ở người là cisplatin, carboplatin vàoxaliplatin Thêm vào đó, một số thuốc có thành phần là phức chất của platinum(II)

đã được cấp phép sử dụng ở một số nước Châu Á là nedaplatin, lobaplatin vàheptaplatin Tuy nhiên, các loại thuốc trên vẫn tồn tại một số hạn chế như: độc tínhcao, kháng thuốc và chưa đáp ứng được sự gia tăng của các loại ung thư hiện nay

Do đó, một trong những xu hướng hiện nay đó là nghiên cứu các phức chất củaPt(II) chứa phối tử là hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên với hi vọng làm giảm độctính và tăng khả năng ức chế các dòng tế bào ung thư cao hơn các loại thuốc hiệnhành đã và đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học

Hình 1 19 Một số phức chất của Pt(II) được sử dụng trong điều trị ung thư.

Năm 2010, sau gần 20 năm từ khi NHC đầu tiên được phân lập, Marinetti vàcộng sự đã có công bố đầu tiên về hoạt tính ức chế tế bào ung thư của dãy phức chấtPt(II)/NHC/amine [46] Trên thế giới, một số phức chất của Pt(II) chứa NHC dạng

tốt trên dòng tế bào MCF7 với giá trị IC50 (µM) trong khoảng 0,035 - 89,0 µM [15,46].

Nước ta có nhiều loại cây chứa hàm lượng tinh dầu lớn như cây hương nhu(chứa một lượng lớn arylolefin thiên nhiên như eugenol và các dẫn xuất của nó) rấttốt để chữa cảm lạnh, chữa vết thương, giảm và chống bệnh thấp khớp Vì vậyeugenol và dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu đưa vào cầu phối trí của platin(II)với hy vọng có thể thu được phức chất có hoạt tính sinh học cao

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, nhóm nghiên cứu phức chất củaTrường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính ức chế tế bàoung thư của dãy các phức chất của Pt(II) với eugenol và các amine dị vòng nitrogenđều cho thấy những phức chất này có hoạt tính ức chế tế bào ung thư ở người trên 4dòng: ung thư biểu mô (KB), ung thư gan (Hep-G2), ung thư phổi (LU-1) và ungthư vú (MCF-7) [18, 20, 25] (Bảng 1.2) Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã bướcđầu thăm dò hoạt tính ức chế tế bào ung thư của dãy phức chất [PtCl(arylolefin)(NHC)] (arylolefin: methyleugenol, isopropyl eugnoxyacetate, …) và cũng cho thấydãy phức chất này có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt trên 4 dòng ung thư ởngười [6, 48]

Bảng 1 2 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư của một số phức chất Pt(II) chứa eugenol

và amine dị vòng, dẫn xuất 8-hydroxyquinoline (R-OQ) và dãy phức chất

[PtCl(Eug)(Amine)] 20,17-28,60 11,21-21,40 21,33-40,80 21,33-40,80 [Pt(Eug)(R-OQ)] 4,67 – 8,70 5,60 – 10,40 5,85 – 10,80 5,31 – 9,9[PtCl(EugH)(R-OQ)] 1,42 – 5,36 4,90 – 17,80 1,72 – 6,45 2,45 – 26,50[Pt(arylolefin)

(NHC)] 0,18 – 23,48 0,53 – 26,7 0,7 – 33,97 0,31 – 30,02

Tuy nhiên, hướng nghiên cứu về cả hoạt tính sinh học và hoạt tính xúc tác củaphức chất Pt(II) chứa đồng thời eugenol và amine dị vòng nitrogen hoặc carbenecòn khá mới mẻ Vì vậy, chúng tôi chọn eugenol, amine dị vòng nitrogen và một số

carbene chứa khung imidazole hoặc benzimidazole làm đối tượng nghiên cứu trongluận văn này.

1.3.2 Hoạt tính xúc tác

Trong công nghiệp hóa chất, 80% sản phẩm hóa học được tổng hợp dựa trêncác phản ứng có sử dụng chất xúc tác Trong đó, phức chất cơ kim có khả năng xúctác cho nhiều quá trình mà tầm quan trọng của nó được khẳng định qua các giảithưởng Nobel: giải Nobel cho Grignard về hợp chất cơ Mg (1912), cho Karl Ziegler

và Giulio Natta về công nghệ polymer (1963), cho Fischer và Winkinson về phứcchất bánh kẹp (1973), cho Wittig về hợp chất cơ phosphorus (1979), cho Y Chauvin,

R H Grubbs, and R R Schrock về phương pháp hoán đổi olefin với xúc tác cơcarbene (2005) và cho Richard F Heck, Ei-ichi Negishi, Akira Suzuki về phản ứngghép C=C sử dụng xúc tác Pd (2010)

Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu cho thấy hoạt tính xúc tác tiềmnăng của phức chất cơ platinum(II) chứa olefin/NHC cho các phản ứng ghép vòng;đặc biệt là phản ứng tối ưu hoá nguyên tử như phản ứng hydrosilic hoá và phản ứnghydroamin hoá

Phản ứng hydroamin hóa

Hydroamin hóa là phản ứng hình thành liên kết C-N giữa amine hoặc amidevới các hợp chất không no như alkene, alkyne, diene hoặc allene Trong các chấtxúc tác đồng thể sử dụng cho phản ứng hydroamin hóa, các phức chất của Pt(II) cómột vị trí rất quan trọng Một số công trình công bố gần đây cho thấy phức chất củaPt(II) xúc tác tốt cho phản ứng này

Năm 2004, Ross A Widenhoefer và cộng sự đã nghiên cứu phản ứng cộngethelyne vào benzamide ở nhiệt độ 90 - 100 oC, có mặt phosphine Phản ứng kéo dài

từ 17 - 24 giờ, dưới tác dụng xúc tác là phức chất của Pt(II) chứa olefin, phản ứngcộng xảy ra theo sơ đồ sau:

Tác giả đã thực hiện phản ứng hydroamin hóa amide với ethylene, propylene

Bên cạnh đó, phản ứng cộng amine vào alkyne sử dụng xúc tác Pt(II) cũngđược một số tác giả nghiên cứu Chẳng hạn, Huynh và cộng sự [16] đã nghiên cứuảnh hưởng của xúc tác Pt(II)/NHC trong phản ứng của phenylacetylen và 2,6-dimethylaniline Kết quả cho thấy phức chất Pt(II)/NHC xúc tác tốt cho phản ứng này(sơ đồ 1.7)

Phản ứng hydrosilic hóa

Hợp chất cơ silicon là những hợp phần có giá trị trong con đường trung giantrong tổng hợp hữu cơ, hóa học polymer và khoa học vật liệu bởi những đặc tính đadạng của chúng Một trong những con đường đơn giản và hiệu quả nhất để tổng hợpcác hợp chất cơ silicon là phản ứng hydrosilic hóa Phản ứng hydrosilic hóa thườngđược thực hiện với sự tham gia của alkene hoặc alkyne với các silane Cơ chế củaphản ứng hydrosilic hóa alkyne sử dụng xúc tác phức chất của kim loại chuyển tiếpđược trình bày ở Hình 1.21 [21]

Hình 1 21 Cơ chế phản ứng hydrosilic hóa alkyne.

Đối với phản ứng của alkyne, ngoài phản ứng hydrosilic hóa còn xảy ra phảnứng thế H của alkyne-1 bởi SiR3 hoặc phản ứng cộng hydrogen tạo alkene Dó đó,phản ứng này đòi hỏi xúc tác có độ chọn lọc cao Xúc tác Karstedt (Hình 1.22), một

phức chất dạng η 2 -olefin platinum(0), được biết đến là một trong hai phức chất

thông dụng dùng cho phản ứng hydrosilic hóa trong công nghiệp với độ chọn lọc vàhoạt tính xúc tác cao [43]

Hình 1 22 Cấu trúc của phức chất Karstedt.

Tuy nhiên, các phức chất loại này có nhược điểm là kém bền Các nghiên cứugần đây cho thấy các phức chất của Pt(II) chứa carbene thể hiện hoạt tính xúc tác rấtcao và cải thiện được độ chọn lọc Chẳng hạn, năm 2010, Huayu Quy và cộng sự[41] đã nghiên cứu phản ứng hydrosilic hóa giữa dẫn xuất của acetylen với một sốsilane sử dụng xúc tác là phức chất Pt(II)/NHC Phản ứng được thực hiện ở 100oCvới dung môi là toluene và xảy ra theo phương trình hóa học bên dưới:

Kết quả nghiên cứu cho thấy các phức chất Pt(II)/NHC xúc tác rất tốt chophản ứng này với độ chuyển hóa 90-99% sau 0,4-24 giờ phản ứng; đồng thời độ

chọn lọc tương đối cao, ngoài sản phẩm hydrosilic hóa không quan sát thấy sảnphẩm thế H của alkyne-1 bởi SiR3 và sản phẩm alkene.

Năm 2020, tác giả [30] đã nghiên cứu phản ứng giữa phenylacetylene vàbis(trimethylsiloxy)methylsilane trong dung môi toluene với 0,5 mol% xúc tác là[PtCl2(DMSO)(R-tazy)] (sơ đồ bên dưới) Sau 2 giờ, ở 80oC, độ chuyển hóa caonhất là 80%, thấp nhất là sản phẩm sinh ra ở dạng vết Khi nâng nhiệt độ lên 110oC

độ chuyển hóa thay đổi đáng kể: 38 - 100% với tỉ lệ a : b trong khoảng 1 : 1 đến 1 :1,8 và không xuất hiện sản phẩm phụ

Cũng trong năm 2020, tác giả [45] đã công bố công trình nghiên cứu hoạt tínhxúc tác của phức chất dạng [PtBr2(NHC)(amine)] cho một loạt phản ứng hydrosilichóa giữa alkyne và các silane (hình 1.23) Đáng chú ý, với 0,5 mol% xúc tác, phảnứng được thực hiện ở 80oC, độ chuyển hóa và độ chọn lọc khác nhau rõ rệt khi sửdụng alkyne-1 và alkyne không có liên kết ba đầu mạch Khi alkyne làphenylacetylene và dẫn xuất của nó, độ chuyển hóa đạt từ 80% đến ≥99% trong 20giờ và sản phẩm β(E) chiếm 35 - 70%, không xuất hiện sản phẩm β(Z) Đối với cácalkyne không có liên kết ba đầu mạch, độ chuyển hóa đạt từ 86% đến ≥99% chỉtrong khoảng thời gian 1 - 6 giờ với độ chọn lọc cao

Hình 1 23 So sánh phản ứng hydrosilic hóa giữa hai loại alkyne.

Phần tổng quan trên cho thấy phức chất Pt(II) chứa phối tử arylolefin và NHChoặc amine được nghiên cứu và đem lại nhiều kết quả mong đợi Do đó, việc nghiêncứu tổng hợp phức chất cơ platinum(II) chứa đồng thời carbene hoặc amine vàarylolefin sẽ hứa hẹn đem lại nhiều ý nghĩa về lý thuyết và ứng dụng thực tiễn

Theo tài liệu [48], các phức chất thuộc dãy [PtCl(arylolefin)(NHC)] có hoạttính sinh học tốt trên 4 dòng tế bào ung thư ở người Tuy nhiên, do tình hình dịchbênh Covid – 19 diễn biến phức tạp, chúng tôi chỉ thăm dò hoạt tính xúc tác và chưa

có đủ điều kiện để thăm dò hoạt tính sinh học của các phức chất [PtCl(Eug)(NHC)].Trong tương lai có điều kiện thích hợp chúng tôi sẽ tiến hành thăm dò hoạt tính sinhhọc của dãy phức chất này

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU

Một số hóa chất và nguồn gốc xuất xứ để thực hiện đề tài được liệt kê ở Bảng2.1 và bảng 2.2

Bảng 2 1 Hóa chất và nguồn gốc xuất xứ.

Na2CO3, K2CO3,

NaOAc, NaHCO3 Việt Nam Triethylsilane Sigma-Aldrich

Chloroform Việt Nam 2,4,6-trimetylphenyl Sigma-AldrichDichlromethane Trung Quốc Imidazole Sigma-Aldrich

Ethyl acetate Việt Nam Benzyl chloride Sigma-Aldrich

Bảng 2 2 Một số thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu.

Cân điện tử Sartorius BP 20015 Tủ hốt, lò nung

Các dụng cụ khác: cốc, bình cầu, ống đong, pipet, phễu lọc, bầu lọc, chén thạchanh, chày sứ, bát sứ, nhiệt kế, sinh hàn, con từ, ống vuốt nhọn, …

2.2 TỔNG HỢP PHỐI TỬ NGHIÊN CỨU

2.2.1 Tổng hợp 1,3-dibenzylbenzimidazolium cloride (Bn 2 -bimy·HCl) (M1)

Khuấy hỗn hợp gồm 1,18 g benzimidazole (10 mmol) và 2 ml dịch NaOH5M (10 mmol) trong 10 ml CH3CN ở nhiệt đô ̣ phòng Sau 30 phút, thêm vào hỗnhợp phản ứng 1,2 ml benzyl chloride (10 mmol), đun hồi lưu ở nhiê ̣t đô ̣ 80oC trong24h Tiếp tục thêm benzyl chloride (1,5 ml, 14 mmol) và đun hồi lưu Sau 26 giờdừng phản ứng, dung môi được loại bỏ bằng cô quay chân không, rửa chất rắn thuđược bằng ethyl acetate, diethyl ete thu được chất bột màu trắng

Kí hiệu sản phẩm: Bn2-bimy∙HCl (M1) Hiệu suất 75%

2.2.2 Tổng hợp 1,3-bis(2,4,6-trimethylphenyl)imidazolium cloride (IMes·HCl)

(M2)

Cho hỗn hợp gồm 1,4-di(2,4,6-trimetylphenyl)-1,4-diaza-butadien vàparaformandehit (315 mg; 10,5 mmol) vào bình cầu, thêm 20 ml etyl axetat vàkhuấy ở nhiệt độ thường Thêm vào hỗn hợp phản ứng clorotrimetylsilan (1.3 ml;10,5 mmol) trong etyl axetat (10 ml), khuấy mạnh trong 20 phút thấy xuất hiện kếttủa màu vàng Tiếp tục khuấy trong 2 giờ ở 70 độ C, sau đó làm lạnh ở nhiệt độ 10

độ C thu được sản phẩm màu trắng Kết tủa được lọc và rửa bằng etyl axetat (3 x 5ml)

Kí hiệu sản phẩm: IMes∙HCl (M2), hiệu suất: 70%

2.2.3 Tổng hợp 1,3-dibenzylimidazolium cloride (Bn 2 -imy·HCl) (M3)

Khuấy hỗn hợp gồm 0,66 g imidazole (10 mmol) và 2 ml dịch NaOH 5M (10mmol) trong 10 ml CH3CN ở nhiệt đô ̣ phòng Sau 30 phút, thêm vào hỗn hợp phảnứng 1,2 ml benzyl chloride (10 mmol), đun hồi lưu ở nhiê ̣t đô ̣ 80oC trong 24h Tiếptục thêm benzyl chloride (1,5 ml, 14 mmol) và đun hồi lưu Sau 26 giờ dừng phảnứng, dung môi được loại bỏ bằng cô quay chân không, rửa chất rắn thu được bằngethyl acetate, diethyl ete thu được chất bột màu trắng

Kí hiệu sản phẩm: Bn2-bimy∙HCl (M3) Hiệu suất 75%

2.3 TỔNG HỢP CÁC PHỨC CHẤT

Các phức chất trong luận văn này được tổng hợp theo sơ đồ ở Hình 2.1:

Hình 2 1 Sơ đồ tổng hợp các phức chất.

2.3.1 Tổng hợp phức chất đầu

Tổng hợp phức chất mono K[PtCl 3 (EugH)] (P)

Các phức chất đầu gồm K[PtCl3(C2H4)], K[PtCl3(EugH)] được tổng hợp từ Pt

và các hoá chất cần thiết khác theo các tài liệu [18] với hiệu suất cao và được mô tảbằng các phương trình hóa học sau:

3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2OH2[PtCl6] + 2NaCl → Na2[PtCl6] + 2HClNa2[PtCl6] + 2C2H5OH   H[PtCl3(C2H4)] + NaCl + CH3CHO + HCl +H2O

H[PtCl3(C2H4)] + KCl  K[PtCl3(C2H4)] + HClK[PtCl3(C2H4)] + EugH K[PtCl3(REugH)] + C2H4↑

Tổng hợp phức chất khép vòng hai nhân [PtCl(Eug)] 2 (P0)

Phức chất khép vòng hai nhân [PtCl(Eug)]2 (P0) được tổng hợp theo phươngtrình hoá học sau:

2K[PtCl3(EugH)] +Ag2O      (CH ) CO-H O 3 2 2 [PtCl(Eug)]2 + 2KCl + 2AgCl + H2OCách tiến hành:

Cho 232 mg Ag2O (1 mmol) vào hỗn hợp phức chất 504,5 mg K[PtCl3(EugH)](1 mmol) trong 12 ml dung dịch ethanol – nước tỉ lệ thể tích 1 : 3 Khuấy hỗn hợpphản ứng ở nhiệt độ phòng trong 2h Sau đó thêm chlorofom vào hỗn hợp phản ứng,chiết nhiều lần đến khi dung dịch chiết không màu Loại bỏ chlorofom trong dungdịch chiết bằng cô quay chân không thu được chất rắn, sau đó rửa bằng acetone, sấy

khô thu được sản phẩm là chất rắn màu vàng xanh, kí hiệu là P0 Hiệu suất 60% 2.3.2 Tổng hợp phức chất Pt(II) chứa arylolefin và NHC

Các phức chất Pt(II) chứa eugenol và NHC được tổng hợp theo phương pháp được

mô tả trong tài liệu [48]

Phương trình hóa học:

[PtCl(Eug)]2 + 2NHC∙HCl + 2NaHCO3 → 2[PtCl(Eug)(NHC)] + 2NaCl + 2CO2 +

2H2OCách tiến hành:

Hỗn hợp gồm P0 (79 mg; 0,1 mmol); NHC∙HCl (0,2 mmol) và NaHCO3 (34

mg, 0,4 mmol) trong 15 mL hỗn hợp acetone/nước (tỉ lệ thể tích 2 : 1) được khuấy ởnhiệt độ thường trong 5 giờ Hỗn hợp phản ứng sau đó được lọc qua Celite và phần

dư được rửa cẩn thận bằng acetone đến khi nước rửa không màu Cô cạn dung dịchrửa thu được chất rắn Chất rắn được rửa cẩn thận với nước ấm (3 x 3 mL) vàethanol lạnh (2 x 2 mL) Sản phẩm được làm khô trong tủ sấy 2 giờ và thu đượcchất rắn dạng bột

Với NHC là IMes, kí hiệu sản phẩm là P1, màu nâu Hiệu suất: 80%

Với NHC là Bn2-bimy, kí hiệu sản phẩm là P2, màu nâu nhạt Hiệu suất: 85%Với NHC là Bn2-imy, kí hiệu sản phẩm là P3, màu nâu nhạt Hiệu suất: 85%

2.4 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC CÁC PHỨC CHẤT

Phương pháp xác định hàm lượng Pt, nước kết tinh

Hàm lượng Pt, nước kếết tnh được xác đ nh bằằng phị ương pháp tr ng lọ ượng t iạKhoa Hóa h c, Trọ ường Đ i h c S ph m Hà N i theo phạ ọ ư ạ ộ ương pháp được mô t trongảtài li u [2] ệ

Phương pháp ESI-MS

Phổ ESI-MS của phức chất được đo trên máy LC-MSD-Trap-SL tại Viện Hóahọc, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Phổ ESI-MS được trình bày

ở phần phụ lục

2.4.2 Nghiên cứu cấu trúc các phức chất

Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)

Phổ hấp thụ hồng ngoại của các sản phẩm được đo tại Viện Hóa học thuộc

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam bằng kỹ thuật tạo mẫu ép viênKBr trong vùng 400 - 4000 cm-1 Phổ IR của các sản phẩm được trình bày ở phầnphụ lục.

Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 chiều, 2 chiều của các sản phẩm được ghi trênmáy Bruker AVANCE III (500 MHz) trong dung môi thích hợp tại Viện Hóa họcthuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, chất chuẩn là TMS PhổNMR của các sản phẩm được trình bày ở phần phụ lục

Bảng 2 3 Các phương pháp sử dụng để nghiên cứu thành phần, cấu trúc các sản

2.5 THĂM DÒ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA CÁC PHỨC CHẤT

Thăm dò hoạt tính xúc tác cho phản ứng hydrosilic hoá

Xúc tác P1, P2 được lấy với các lượng khác nhau cho vào bình cầu, sau đó thêm

triethoxylsilane (1 mmol), sục khí Argon Sau 1 phút, phenylacetylene (1,2 mmol; 132µL) được thêm vào, tiếp tục sục khí Argon thêm 2 phút Hỗn hợp phản ứng được đunnóng trong 2 giờ ở 70˚C Kết thúc thí nghiệm, làm nguội hỗn hợp phản ứng đến nhiệt

độ phòng Sản phẩm sau mỗi thí nghiệm được sắc kí bản mỏng để đánh giá sơ bộtrước khi đo phổ 1H NMR

2.6 THU HỒI PLATINUM

Do platinum là kim loại quý và đắt tiền nên chúng tôi tiến hành thu hồi từ nướcrửa, nước lọc, giấy lọc và các phức chất có chứa platinum Quy trình thu hồi được thựchiện theo phương pháp đã mô tả trong tài liệu [1]