tổng hợp và nghiên cứu một số phức chất palađi(ii) với các dẫn xuất của n(4)-phenyl thiosemicacbazit

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  HOÀNG DUY CƯƠNG TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHỨC CHẤT CỦA PALAĐI(II) VỚI CÁC DẪN XUẤT CỦA N(4)-PHENYL THIOSEMICACBAZIT CHUYÊN NGÀNH : HOÁ VÔ CƠ MÃ SỐ: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. TRỊNH NGỌC CHÂU THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG STT Số bảng Chương I Trang 1 Bảng 1.1 Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại của thiosemicacbazit 11 Chương II 2 Bảng 2.1 Các hợp chất cacbonyl và thiosemicacbazon tương ứng 20 3 Bảng 2.2 Ký hiệu các phức chất, màu sắc và dung môi hòa tan chúng 21 Chương III 4 Bảng 3.1 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất 23 5 Bảng 3.2 Cường độ tương đối của các pic đồng vị thuộc cụm pic ion phân tử trong phổ khối lượng của Pd(pth) 2 24 6 Bảng 3.3 Cường độ tương đối của các pic đồng vị thuộc cụm pic ion phân tử trong phổ khối lượng của Pd(pthac) 2 25 7 Bảng 3.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại của các phối tử và phức chất tương ứng 25 8 Bảng 3.5 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR chuẩn của N(4)-phenyl thiosemicacbazit 31 9 Bảng 3.6 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR chuẩn của axetonphenon 32 10 Bảng 3.7 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR chuẩn của 2-metyl-pyriđin xeton 32 11 Bảng 3.8 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR của các phối tử tự do 35 12 Bảng 3.9 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR lý thuyết của Hpthac 36 13 Bảng 3.10 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR thực nghiệm của Hpthac 36 14 Bảng 3.11 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR lý thuyết của Hpthpri 37 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 Bảng 3.12 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H-NMR thực nghiệm của Hpthpri 37 16 Bảng 3.13 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1 H – NMR của phức chất Pd(pth) 2 và Pd(pthac) 2 39 17 Bảng 3.14 Các tín hiệu trong phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Pd(pthac) 2 (đồng phân thứ hai) 41 18 Bảng 3.15 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C-NMR chuẩn của Hpth 42 19 Bảng 3.16 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C-NMR chuẩn của axetophenon 43 20 Bảng 3.17 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C-NMR của 2-metyl pyriđin xeton 43 21 Bảng 3.18 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C – NMR của các phối tử 45 21 Bảng 3.19 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C – NMR lý thuyết của phối tử Hpthac 46 22 Bảng 3.20 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C – NMR thực nghiệm của phối tử Hpthac 46 23 Bảng 3.21 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C – NMR lý thuyết của phối tử Hpthpri 47 24 Bảng 3.22 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C – NMR thực nghiệm của phối tử Hpthpri 47 25 Bảng 3.23 Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 13 C – NMR của phức chất Pd(pth) 2 và Pd(pthac) 2 49 26 Bảng 3.24 Kết quả thử hoạt tính kháng VSVKĐ của các phối tử và phức chất tương ứng 52 27 Bảng 3.25 Kết quả thử nồng độ tối thiểu gây chết hoàn toàn vi sinh vật (MBC) của Pd(pthac) 2 53 28 Bảng 3.26 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của phức chất Pd(pthac) 2 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1 Phổ khối lượng của phức chất Pd(pth) 2 23 Hình 3.2 Phổ khối lượng của phức chất Pd(pthac) 2 24 Hình 3.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpth 26 Hình 3.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pd(pth) 2 26 Hình 3.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthac 27 Hình 3.6 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pd(pthac) 2 27 Hình 3.7 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthpri 28 Hình 3.8 Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pd(pthpri) 2 28 Hình 3.9 Phổ 1 H-NMR chuẩn của N(4)-phenyl thiosemicacbazit (Hpth) 31 Hình 3.10 Phổ 1 H-NMR chuẩn của axetophenon 32 Hình 3.11 Phổ 1 H-NMR chuẩn của 2-metyl pyriđin xeton 32 Hình 3.12 Phổ 1 H-NMR của phối tử Hpth 33 Hình 3.13 Phổ 1 H-NMR của phối tử Hpthac 33 Hình 3.14 Phổ 1 H-NMR của phối tử Hpthpri 34 Hình 3.15 Phổ 1 H-NMR lý thuyết của Hpthac theo phương pháp ChemBioDraw Ultra 11.0 36 Hình 3.16 Phổ 1 H-NMR thực nghiệm của phối tử Hpthac 36 Hình 3.17 Phổ 1 H-NMR lý thuyết của Hpthpri theo phương pháp ChemBioDraw Ultrab 11.0 37 Hình 3.18 Phổ 1 H-NMR thực nghiệm của phối tử Hpthpri 37 Hình 3.19 Phổ 1 H-NMR của phức chất Pd(pth) 2 38 Hình 3.20 Phổ 1 H-NMR của phức chất Pd(pthac) 2 38 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.21 Dạng phóng to của phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Pd(pthac) 2 40 Hình 3.22 Phổ 13 C-NMR chuẩn của N(4)-phenyl thiosemicacbazit (Hpth) 42 Hình 3.23 Phổ 13 C-NMR chuẩn của axetophenon 43 Hình 3.24 Phổ 13 C-NMR chuẩn của 2-metyl pyriđin xeton 43 Hình 3.25 Phổ 13 C-NMR của phối tử Hpth 44 Hình 3.26 Phổ 13 C-NMR của phối tử Hpthac 44 Hình 3.27 Phổ 13 C-NMR của phối tử Hpthpri 45 Hình 3.28 Phổ 13 C - NMR lý thuyết của phối tử Hpthac theo phương pháp ChemBioDraw Ultra 11.0 46 Hình 3.29 Phổ 13 C - NMR thực nghiệm của phối tử Hpthac 46 Hình 3.30 Phổ 13 C - NMR lý thuyết của phối tử Hpthpri theo phương pháp ChemBioDraw Ultra 11.0 47 Hình 3.31 Phổ 13 C - NMR thực nghiệm của phối tử Hpthpri 47 Hình 3.32 Phổ 13 C-NMR của phức chất Pd(pth) 2 48 Hình 3.33 Phổ 13 C-NMR của phức chất Pd(pthac) 2 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT N H 2 N H C N H S (1) (2) (4) N(4)- phenyl thiosemicacbazit (Hpth) N N C NH S C CH 3 H (II) (I) (1) (2) (4) N(4)-phenyl thiosemicacbazon axetophenon (Hpthac) N N C NH S N C CH 3 H (II) (I) (1) (2) (4) N(4)-phenyl thiosemicacbazon 2- metyl pyriđin xeton (Hpthpri) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 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. Giới thiệu về palađi ………………………………………………………… 6 1.3. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức chất của chúng………… … 7 1.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu phức chất……………………………………… 10 1.4.1. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại…………………………………….…10 1.4.2. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ proton ………………………………….11 1.4.3. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng…………………………………………….….13 1.5. Thăm dò hoạt tính sinh học của các phối tử và các phức chất………………….14 1.5.1. Phƣơng pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định …….……… …….14 1.5.1.1. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định……………………… ………… 14 1.5.1.2. Các chủng vi sinh vật kiểm định…………………… ………… 14 1.5.1.3. Môi trƣờng nuôi cấy……………………… ………………… 15 1.5.1.4. Cách tiến hành…………… …………………… …………… 15 1.5.2. Phƣơng pháp thử hoạt tính gây độc tế bào ………… ……… … 16 1.5.2.1. Thiết bị nghiên cứu…… …………………… …………… ….16 1.5.2.2. Các dòng tế bào… ………………………… …………………16 1.5.2.3. Phƣơng pháp thử ……………… …………………… ……….16 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM………………………………… …………… 18 2.1. Hóa chất, dụng cụ………………………………………………………….……… 18 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu và kỹ thuật thực nghiệm………………………….… 19 2.2.1. Tổng hợp phối tử…………………………………………….………………19 2.2.2. Tổng hợp phức chất…………………………………………….………… 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3. Các điều kiện ghi phổ…….……………………………………………………… 21 2.4. Phân tích hàm lƣợng palađi…………………………………………….…… 22 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………… …… 23 3.1. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại trong các phức chất…………………….23 3.2. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ khối lƣợng………….…….23 3.2.1. Phổ khối lƣợng của phức Pd(pth) 2 … …………………………………… 23 3.2.2. Phổ khối lƣợng của phức Pd(pthac) 2 …………………… ………… 24 3.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại………25 3.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ proton … 31 3.4.1. Phổ cộng hƣởng từ proton của Hpth, Hpthac và Hpthpri………………… 31 3.4.2. Phổ cộng hƣởng từ ptoton của các phức chất Pd(pth) 2 và Pd(pthac) 2 ….….37 3.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ 13 C… … 42 3.5.1. Phổ cộng hƣởng từ 13C của các phối tử Hpth, Hpthac và Hpthpri ……… 42 3.5.2. Phổ cộng hƣởng từ 13 C của các phức chất Pd(pth) 2 và Pd(pthac) 2 48 3.6. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của phối tử và phức chất……………… 52 3.6.1. Kết quả thử hoạt tính kháng VSVKĐ của các phối tử và phức chất……… 52 3.6.2. Kết quả thử nộng độ gây chết hoàn toàn VSVKĐ của phức chất………… 53 3.6.3. Kết quả thử khả năng gây độc tế bào của phức chất…………………….… 53 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 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 phản ứng. 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(NH 3 ) 2 Cl 2 ] 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 nhƣ Polyhedron, Inorganica Chimica Acta, Inorganic Biochemistry, European Journal of Medicinal Chemistry, Toxicology and Applied Pharmacology, Bioinorganic & Medicinal Chemistry, Journal of Inorganic Biochemistry v.v Các nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon, 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 tính chất 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 không độc, không gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho tế bào lành để dùng làm thuốc chữa bệnh cho ngƣời và vật nuôi v.v Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp và nghiên cứu một số phức chất palađi(II) với các dẫn xuất của N(4)-phenyl thiosemicacbazit” 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 chúng nói riêng. [...]... 2.2.2 Tng hp cỏc phc cht Cỏc phc cht c tng hp theo s sau XN N H C R NHC6H5 S C X: H2 hoặc (pH: 8 - 9) R' Phức chất của Pd(II) với các dẫn xuất N(4)-phenyl thiosemicacbazit Trong dung môi thích hợp Dung dịch PdCl2 dung dịch NH3 đặc S 2.2: S tng hp cỏc phc cht ca Pd(II) vi cỏc dn xut N(4)-phenyl thiosemicacbazit a, Tng hp phc cht ca Pd(II) vi Hpth: Pd(pth)2 Hỳt 10 ml dung dch mui PdCl2 0,2M (0,002 mol)... cựng mt mt phng trng thỏi rn, phõn t thiosemicacbazit cú cu hỡnh trans (nguyờn t S nm v trớ trans so vi nhúm NH2) [1] Khi thay th mt nguyờn t hiro ca nhúm N(4)H2 bng cỏc gc hirocacbon khỏc nhau ta thu c cỏc dn xut N(4) ca thiosemicacbazit Vớ d nh: N(4)phenyl thiosemicacbazit, N(4)-etyl thiosemicacbazit, N(4)-metyl thiosemicacbazit Trong ú dn xut N(4)-phenyl thiosemicacbazit l cht rn kt tinh mu trng,... hp phi t Cỏc phi t c tng hp theo s chung nh sau: R C O R' R Trong dung môi thích hợp + H (pH: 1 - 2) C N N H R' H2N N H C C NHC6H5 S NHC6H5 S Trong n-ớc, HCl S 2.1: S chung tng hp cỏc phi t N(4)-phenyl thiosemicacbazon a, Tng hp N(4)-phenyl thiosemicacbazon axetophenon (Hpthac) Hũa tan 1,67 g (0,01 mol) N(4)-phenyl thiosemicacbazit vo 30 ml nc ó iu chnh mụi trng bng HCl n pH: 1 - 2 v thờm vo ú 20... thiosemicacbazon Kt lun c a ra l cỏc phc cht ca Pt(II) vi N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin, N(4)-phenyl thiosemicacbazon salixylanehit, thiosemicacbazon iaxetylmonoxim, N(4)-phenyl thiosemicacbazon S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn iaxetylmonoxim cú c tớnh khỏ mnh i vi cỏc chng nm v vi khun em th Cỏc phc cht ca Pt(II) vi N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin, thiosemicacbazon... Vỡ trong s cỏc nguyờn t N ca thiosemicacbazit cng nh dn xut th N(4) ca nú ch cú nguyờn t N(1) l mang in tớch õm nờn trong iu kin bỡnh thng, phn ng ngng t ch xy ra nhúm N(1)H2 hirazin [4] 1.1.2 Phc cht ca kim loi chuyn tip vi thiosemicacbazit v thiosemicacbazon Jensen l ngi u tiờn tng hp v nghiờn cu cỏc phc cht ca thiosemicacbazit [1] ễng ó tng hp, nghiờn cu phc cht ca thiosemicacbazit vi ng(II) v ó... H2N S trans S 1.2: S to phc ca thiosemicacbazit Sau cụng trỡnh ca Jensen, nhiu tỏc gi khỏc cng a ra kt qu nghiờn cu ca mỡnh v s to phc ca thiosemicacbazit vi cỏc kim loi chuyn tip khỏc Nghiờn cu phc cht ca thiosemicacbazit vi Ni(II) [13,31] v Zn(II) [14] bng cỏc phng phỏp t hoỏ, ph hp th electron, ph hp th hng ngoi, cỏc tỏc gi cng a ra kt lun rng liờn kt gia phõn t thiosemicacbazit vi nguyờn t kim...S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHNG 1: TNG QUAN 1.1 THIOSEMICACBAZIT V DN XUT CA Nể 1.1.1 Thiosemicacbazit v thiosemicacbazon Thiosemicacbazit l cht kt tinh mu trng, núng chy 181-183oC Kt qu nghiờn cu bng phng phỏp nhiu x tia X cho thy phõn t cú cu trỳc nh sau: (1) Góc liên kết Mật độ điện... nguyờn t N - hirazin (N(1)), ng thi khi to phc phõn t thiosemicacbazit tn ti cu hỡnh cis Kt lun ny S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn cng c khng nh khi cỏc tỏc gi [13,16] nghiờn cu phc ca mt s ion kim loi nh Cu(II), Pt(II), Pd(II), Co(II) vi thiosemicacbazit Theo [8,13,23], trong a s cỏc trng hp, khi to phc thiosemicacbazit tn ti cu hỡnh cis v úng vai trũ nh mt... ng ny c lc v ra nhiu ln bng nc ct, hn hp ru nc v cui cựng bng ru trờn phu lc ỏy thu tinh xp Lm khụ sn phm trong bỡnh hỳt m n khi lng khụng i b, Tng hp N(4)-phenyl thiosemicacbazon -2- metyl pyriin xeton (Hpthpri) Hũa tan 1,67 g (0,01 mol) N(4)-phenyl thiosemicacbazit vo 30 ml nc ó iu chnh mụi trng bng HCl n pH: 1 - 2 v thờm vo ú 20 ml dung dch etanol núng ca 1,2 ml (0,01 mmol) 2- metyl pyriin xeton... cis v úng vai trũ nh mt phi t hai cng Tuy nhiờn trong mt s trng hp, do khú khn v hoỏ lp th, thiosemicacbazit úng vai trũ nh mt phi t mt cng v gi nguyờn cu hỡnh trans, khi ú liờn kt c thc hin qua nguyờn t S Mt s vớ d in hỡnh v kiu phi trớ ny l phc ca thiosemicacbazit vi Ag(I), Cu(II), Co(II) [8,23,33] Túm li, thiosemicacbazit thng cú xu hng th hin dung lng phi trớ bng hai v liờn kt c thc hin qua nguyờn . 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. http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: Tổng hợp và nghiên cứu một số phức chất palađi(II) với các dẫn xuất của N(4)-phenyl thiosemicacbazit Với hy vọng rằng. 1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazit và thiosemicacbazon Jensen là ngƣời đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của thiosemi- cacbazit [1]. Ông đã tổng hợp, nghiên