BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HQC VINH
NGUYÊN NGỌC HUY
TONG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU
PHỨC CHÁT CỦA OXOVANADI (IV) VỚI
AXETYLAXETON BIS-THIOSEMICACBAZON
Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.01.13
LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS NGUYÊN HOA DU
Trang 21
LỜI CÁM ƠN
Đề hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
- Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hoa Du, chủ nhiệm khoa hóa — Trường Đại học
Vinh đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn khoa học, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất
cho tôi nghiên cứu và hoàn thành luân văn này
- Ban chủ nhiệm khoa Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hóa cùng các thầy
giáo, cô giáo thuộc bộ môn Hóa vô cơ khoa Hóa học trường Đại học Vinh đã giúp
đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tơi hồn thành luận văn này
- Các thầy cô phụ trách Phòng thí nghiệm Phân tích Quang phổ - Trung tâm Kiểm định An toàn Thực phẩm — Môi trường thuộc trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu
- Tôi cũng xin cam on tất cả những người thân trong gia đình, Ban giám hiệu
Trường THCS Trường Sơn, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận văn này
Tp Vinh, tháng 10 năm 2012
Trang 31H MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị MỞ ĐÀU
CHUONG 1: TONG QUAN
1.1 Đặc điểm cấu tạo của thiosemicacbazon
1.2 Phương pháp tông hợp phối tử thiosemicacbazon và phức chất 1.2.1 Phương pháp tổng hợp phối tử thiosemicacbazon
1.2.2 Phương pháp tổng hợp phức chất
1.2.3 Những kết quả đạt được của nhóm nghiên cứu 1.3 Đặc điểm nguyên tố vanadi — Hợp chat vanadi (IV) 1.4 Đặc trưng phổ của phức chất chứa thiosemicacbazon
và phức chất của vanadi (IV)
1.4.1 Phố hồng ngoại
1.4.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân - 'H-NMR
Trang 4iv
2.2.2 Tổng hợp axetylaxeton bis-thiosemicacbazon - H›;thioacae 2.2.3 Tông hợp axetylaxeton bis-thiosemicacbazon oxovanadi (IV)
2.3 Phương pháp đo phổ
2.4 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học
2.4.1 Hoạt tính kháng khuẩn
2.4.2 Hoạt tính kháng tế bào ung thư CHƯƠNG 3 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Dữ kiện phé IR va UV-Vis cua bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV)
3.1.1 Phổ IR của bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) — [VO(acac)›]
3.1.2 Phổ UV-Vis của bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) — [VO(acae);]
3.2 Phổ IR của phối tử axetylaxeton bis-thiosemicacbazon — H;thioacac
3.3 Phố cộng hưởng từ hạt nhân của H;thioacac
3.4 Phổ khối lượng của phối tử Hathioacac
3.5 Phổ UV-Vis của phối tử H›thioacac
3.6 Phô hồng ngoại của phức P 3.7 Phô 'H-NMR của phức P
3.8 Phé khối lượng của phức P
3.9 Phổ UV-Vis của phức P
3.10 Hoạt tính sinh học của H›thioacac và [VO(thioacac)MeCN]
3.10.1 Hoat tinh khang khuan
Trang 5DANH MUC CAC KY HIEU, CAC CHU VIET TAT
Acac axetylaxeton
H;thioacac axetylaxeton bis-thiosemicacbazon
[VO(acac).] bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) THE tetrahydrofuran DMSO dimetyl sulphoxide PPh; triphenylphotphin bipy 2,2’-bipyridin Ph;PO triphenylphotphin oxit DY pyridin ox” oxalat o-phen o-Phenanthrolin sal’ salicylandehit Lut 2,6-lutidin gly” glycin pic- picolinato TPP* thiamin pyrophotphat IR phổ hồng ngoại NMR phổ cộng hưởng từ hạt nhân
Trang 6Bang 1.1: Bang 1.2: Bang 1.3: Bang 1.4: Bang 3.1: Bang 3.2: Bang 3.3: Bang 3.4: Bang 3.5: vi DANH MUC CAC BANG Các thiosemicacbazon và phức chất đã tổng hợp Số liệu hoạt tính kháng tế bào ung thư của một số phức chất Một số ví dụ về phức chất của VO”” Tần só đao động hồng ngoại (cm) của phối tử tự do và phức
Tần số (em ') các dải hấp thụ IR của [VO(acae);]
Tần số (cm) một só dai hap thụ IR của H;thioacac
Tần số các giải hấp thụ IR của phức P
Khả năng tiêu diệt tế bào ung thư của phối tử và
phức chất qua giá trị CS (%)
Trang 7Hinh 1.1: Hinh 1.2: Hinh 1.3: Hinh 1.4: Hinh 1.5: Hinh 1.6: Hinh 1.7: Hinh 1.8: Hinh 3.1: Hinh 3.2: Hinh 3.3: Hinh 3.4: Hinh 3.5: Hinh 3.6: Hinh 3.7: Hinh 3.8: Hinh 3.9: Vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ
Cấu trúc của thiosemicacbazon (a) Benzandehit thiosemicacbazon;
(b) N*-metyl-2-formylpyridin cacbandehit thiosemicacbazon
(a) Axeton thiosemicacbazon;
(b) Xyclopentanon thiosemicacbazon Benzy] bis-thiosemicacbazon
Thiosemicacbazon thé hién phối tử hai càng (a), ba càng (b) Bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV)
Giản đồ các mức năng lượng của VO””
Một số phân tử thiosemicacbazon ứng dụng trong phân tích
Phô IR của [VO(acac)›] Phổ UV-Vis của [VO(acac)›]
Phổ IR của axetylaxeton bis-thiosemicacbazon Phổ 'H-NMR của axetylaxeton bis-thiosemicacbazon
Phổ ESI-MS của Hathioacac Phổ UV-Vis của phối tử H;thioacac
(a) Phổ IR của H;thioacac; (b) Phổ IR của phức P (a) phổ 'H-NMR của H;thioacac; (b) phố 'H-NMR của phức P Phổ ESI-MS của phức P Hình 3.10: Phổ UV-Vis của phức P
Trang 8MO DAU
Từ đầu những năm sáu mươi của thế kỉ 20, trên thế giới đã hình thành một lĩnh vực mới của hóa học là ngành hóa sinh vô cơ với chức năng nghiên cứu vai trò của kim loại đối với sự sống Ngày nay, hóa sinh vô cơ đang là một trong những hướng phát triển mạnh mẽ của hóa học nói chung cũng như hóa vô cơ nói riêng Đã có nhiều tạp chí riêng về lĩnh vực này xuất hiện
Một vấn đề cốt lõi của hóa sinh vô cơ đó là nghiên cứu sự tạo phức của các kim loại sinh học với các phối tử sinh học Những nghiên cứu này không những góp phần làm sáng tỏ cơ chế tác dụng của kim loại trong các quá trình sự sống, mà còn có nhiều giá trị trong y học, công nghiệp và bảo vệ môi trường
Đề tiếp cận với lĩnh vực này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự tạo phức giữa một kim loại chuyền tiếp với phối tử thiosemicacbazon Nội dung nghiên cứu là tìm phương pháp tổng hợp phức này, xác định thành phần và cấu tạo của sản phẩm thu
được, và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học Chúng tôi chọn kim loại nghiên cứu
là vanadi, nguyên tố này có mặt trong co thể sinh vật với hàm lượng vô cùng nhỏ,
cá biệt có một số sinh vật biển có khả năng tích tụ V với hàm lượng cao bắt thường
Những nghiên cứu gần đây đã xác nhận khả năng chữa bệnh tiều đường của một số phức chất vanadi, hay dùng để chống lại khối u Sự quan tâm đối với hợp chất thiosemicacbazon bắt đầu từ thế kỉ 20, nhưng những báo cáo đầu tiên về ứng dụng y
học của chúng bắt đầu xuất hiện vào những năm năm mươi, như là thuốc chống lại
bệnh lao và bệnh phong Hiện nay các lĩnh vực của hợp chất này được chú ý tới khá
phổ biến như khả năng tiêu diệt khối u, tiêu diệt vi khuẩn, virut và trong tất cả
trường hợp đó tác động của chúng được chỉ ra rằng nó bao gồm cả tương tác của
ion kim loại
Từ những sự hấp dẫn trên, công thêm mong muốn được hiểu biết nhiêu hơn về lĩnh vực này, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Tống hợp và nghiên cứu phức
chất của oxovanadi (IV) véi axetylaxeton bis-thiosemicachazon” lam luận van tốt
Trang 9CHUONG 1: TONG QUAN
1.1 Dac điểm cấu tạo của thiosemicacbazon
Thiosemicacbazon căn ban là một bazơ Schiff thu duge từ sự ngưng tụ một
andehit hay xeton với thiosemicacbazIt, cấu trúc cơ bản của thiosemicacbazon được
minh họa ở hình 1.1 có bộ khung liên kết C=N-NH-CS-N Ss 4 2 3 NR$R“ RL CỐ, RI NHC” c=N NH, New’ ON R? R? (a) (b)
R'!, R?, R), RỶ=H, ankyl hay aryl Hinh 1.1: Cấu trúc của thiosemicacbazon
Co ban hop chat này có thê phân chia thanh: (i) mono-thiosemicacbazon, (ii) bis-thiosemicacbazon Các hợp chất mono có sự khác nhau ở nhóm thế RÌ, R’, RÌ, RỶ Thiosemicacbazon có nguồn gốc từ andehit thì RÌ là nguyên tử hidro và
nhóm thế con lai R? cé thé 1a ankyl, aryl hay hợp chất di vòng Tương tự như vậy
nhóm thế ở nguyên tử nitơ NÝ (RỶ, RỶ) có thể là hai nguyên tử hidro hay một nguyên tử hidro còn lại là ankyl, hay nhóm aryl hoặc NỈ có thể là một phần của vòng [45] Hình 1.2 minh họa một số hợp chất thiosemicacbazon có nguồn gốc từ andehit s noe ae CH=N* ` NH, N | CH; (TF O (a) (b)
Hinh 1.2: (a) Benzandehit thiosemicacbazon;
(b) N'-metyl-2-formylpyridin cacbandehit thiosemicacbazon Thiosemicacbazon có nguồn gốc tit xeton thì cả hai nhóm thế R', RŸ có thể
Trang 10mạch vòng trong đó nguyên tử cacbon C gắn với RỶ, RỶ là một phần của vòng Các nhóm thế tại NỈ cũng tương tự như phần đã nêu ở trên [45] Hình 1.3 minh họa một số hợp chất thiosemicacbazon có nguồn gốc từ xeton s s CH, n—o7 4 Ầ NH— Non“ u —w“ 2 2 CN CH, (a) (b) Hạ Hình 1.3: (a) Axeton thiosemicacbazon; (b) Xyclopentanon thiosemicacbazon
Các hợp chất bis-thiosemicacbazon có hai nhánh nói với nhau qua mạch vòng
hay liên kết C-C, hình 1.4 minh họa loại hợp chất này Ph Ph ÈS Hư `" C C số ^wH WNT Ss Hình 1.4: Benzyl bis-thiosemicacbazon
Ở trạng thái rắn thiosemicacbazon hầu như phăng, trong đó nguyên tử S nằm ở vi tri trans so với nguyên tử N của azometin (cấu hình E, hình I.1.a) Khi nhóm amin gắn đầy các nhóm thế RỶ, RÝÍ, lúc này nguyên tử § nằm ở vị trí cis so với nguyên tử N của azometin (cấu hình Z, hình 1.1.b) [18]
Trong dung dịch thiosemicacbazon t6n tại cân bằng tautome 6 dang thion va thiol R! R! ZPEN-NH-C—NH, => C=N—N=C—NH; R2 § RẺ $S—H Thion Thiol
Trang 11càng Do đó, điều kiện tổng hợp phức quyết định dạng tồn tại của phối tử, và phức
chất thu được có thể chứa cả hai dạng tautome hình thành từ phối tử
Trong hầu hết các nghiên cứu về phức chất của thiosemicacbazon thì sự phối
trí của nó tới ion kim loại có cấu hình cis, thê hiện như một phối tử hai càng Liên
kết hình thành qua nguyên tử lưu huỳnh ở đạng thion/thiol và nguyên tử N của
nhóm hydrazin, hình minh họa 1.5 a
Nếu trong các nhóm thé (R', RỶ, RỶ hay RỶ) có nguyên tử cho điện tử, lúc này
thiosemicacbazon thể hiện như một phối tử ba càng và có thê nhiều hơn, hình minh họa 1.5 b Rt NL 0 ay ‘C=N—N=C—NH, af xŠ | CH=N ZN || M NH—C—NH, (a) (b)
Hinh 1.5: Thiosemicacbazon thé hién phối tử hai càng (a), ba càng (b) 1.2 Phương pháp tống hợp phối tử thiosemicacbazon và phức chất 1.2.1 Phương pháp tông hợp phối tử thiosemicacbazon
Phối tử thiosemicacbazon được tạo thành từ phản ứng ngưng tụ giữa hợp chất andehit hay xeton với thiosemicacbazit Một cách tổng quát, người ta hòa tan thiosemicacbazit trong dung môi hữu cơ như metanol hay ctanol, để quá trình hòa tan dé dang thì cho thêm vài ml nước và đun nóng dung dịch Tác nhân andehit hay xeton cũng được hòa tan trong dung môi metanol hay etanol Hai dung dich nay
được trộn lại với nhau và đun hồi lưu, sau đó đề qua đêm để ồn định sản phẩm Sản
phẩm kết tỉnh được lọc và rửa sạch bằng nước cất, rượu-nước, sau đó tiến hành kết tinh lai trong etanol Xúc tác cho phản ứng này là axit, do đó người ta thường thêm
Trang 12Phản ứng ngưng tụ giữa thiosemicacbazit với andehit hoặc xeton được viết như sau:
Rạ—C=O NHạ—NH—C—NH;_ ¡¡: R,—C==N—NH—C—NH,
+ || _ | ll + HO
Rạ Ss Ro Ss
Phản ứng trên xảy ra qua hai giai đoạn [9]
Giai đoạn (1) của phản ứng là quá trình cộng nucleophin NH: hidrazin của
thiosemicacbazit vào nhóm C=O R—C=o | + NHạ—NH—C—NH; RV ® RZÈC—NH—NH—C—NH; Rạ Ss z | l| oe Rị ® Ri R 2ƒ M—NHTOTNH, —~* hs PET NH NH ENE, 2 2 08 s OH
Giai đoạn này được xúc tác bằng axit vì axit hoạt hóa nhóm cacbonyl bằng cách proton hóa nhóm này: \ ue —» ok / CCO + \ ® \ ® „xa + NH—R —>*_ X-NH—R Sau đó: OH
Trang 13Ry \ C—NH—NH—C—NH 2 “HO Ry `8 ==NH—NH—C—NH RZ lạ || => R¿ | 2 OH, Ry CŠSNH—NHT—C—NH, ® j: gu ÈCCN——NHTC—NH; Rw ——N—NH—c— RzZ ø Ss Í => Ry Ị ll
Một trong những công việc chúng tôi thực hiện ở đề tài này, đó là tông hợp phối tử axetylaxeton bis-thiosemieacbazon Hai tiền chất được sử đụng là:
() Thiosemicacbazit có công thức hóa học la CH;N;S, ton tại ở dang tinh thé màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy khoảng 183 °C và độ tan trong nước khoảng 10%
(ii) Axetylaxeton hay con gọi là penta-2,4-dion có công thức hóa học C;H;O›, ký hiệu acac Axetylaxeton có khối lượng mol 100,13 g/mol, tỉ khối 0,98 g/ml, nhiét
độ đông đặc -23 °C, nhiệt độ sôi 140 °C Là một hợp chất hữu cơ tỒn tại ở hai dạng
tautome trong đó dạng dixeton kém bền hơn đạng enol H o“ “oO O Oo | —— Br SN Cân bằng tautome của penta-2.4-dion 1.2.2 Phương pháp tông hợp phức chất
Có thể sử dụng các phương pháp khác nhau đề tổng hợp các phức chất của kim loại chuyển tiếp với các phối tir thiosemicacbazon Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng
Phức chất của các kim loại chuyền tiếp nhóm 3d nhu Mn(ID, Fe(II, II),
Co(II), Ni(ID, Cu(II) va Zn(II) được tổng hợp bằng cách đun hồi lưu hay khuấy ở nhiệt độ phòng hỗn hợp giữa thiosemicacbazon với một trong các muối của các kim loại này như muối halogen, nitrat, axetat, sunfat hoặc perclorat [45] Tuy nhiên một
số kim loại có sự khác nhau về chất ban đầu dùng để tổng hợp, như điều chế phức
chất của vanadi, thì tiền chất là NH;VO:, [VOCI;(THE);] và [VO(acac)›] [34-36],
Trang 14CrC];.6H2O với thiosemicacbazon trong sự có mặt của NaHCO; trong mdi trường
nước
Phức chất của các kim loại chuyển tiếp nhóm 4d và 5d được tông hợp bằng
những cách khác nhau, phụ thuộc vào bản chất kim loại Đối với Mo, Mos(acac);
được sử dụng như là chất ban đầu, anion acac' được thay thế bởi phối tử
thiosemicacbazon trong phản ứng tạo phức Đối với W thì các hợp chất cacbonyl như W(CO)¿ được sử dụng làm tác nhân của quá trình tổng hợp [45]
Phức chất của Ru(II) được tổng hợp từ [RuCl:(PPh;);], [RuCls(bipy)s] và thiosemicacbazon Tương tự phức chất của Rh(J), Pd(I), Pt(II) được tông hợp bằng
cách sử dụng [RhCI(PPh;);], M;PdCl¿, M;PtCL (ở đây M la Li hay K) va PdCl,(PPh;), trong etanol [45]
1.2.3 Những kết quả đạt được của nhóm nghiên cứu
Nguyễn Hoa Du và các cộng sự đã nghiên cứu và tổng hợp được một số phối tử thiosemicacbazon và phức chất kim loại chuyển tiếp của chúng Kết quá được trình bay trong bang 1.1 [3-8, 29]
Bang 1.1: Cac thiosemicacbazon và phức chất đã tông hợp Stt Thiosemicarbazon Kim loại tạo phức 1 Thiosemicacbazon octanal (Hthioct) Cu(ID, Ni(H), Co(III)
- Ni(II), Co(II), Cu(II),
2 Thiosemicacbazon citral (Hthiocit) Zn(II), Fe(II) 3 Thiosemicacbazon glucozo (Hthioglu) Ni(ID, Cu(ID, Fe(II)
4 Thiosemicacbazon isatin (Hthiois) Ni), Cu(H), Fe(IID
5 Thiosemicacbazon citronelal (Hthiocitr) NiqI)
6 Thiosemicacbazon campho (Hthiocam) Ni(II), CuI), Co(ID
7 Thiosemicacbazon salixilandehit (Hthiosal) Cu(II), Zn(I)
8 Thiosemicacbazon menthon (Hthiomen) Cu()
Trang 154-Phenyl-thiosemicacbazon campho 9 Cu(I) NiI) (H4phthiocam) 4-Phenyl-thiosemicacbazon octanal 10 Cu(ID), Ni(ID), Co(II) (H4Phthioct) 11 | Thiosemicacbazon dibenzoylmetan (Hthiodbm) Cu(I) 12_ | Thiosemicacbazon benzoylaxeton (Hthiobenz) Cu(II) Thiosemicacbazon dimetylaminobenzandehit 13 Cu(T) Cu(1), Zn(I) (Hthiodmab) Thiosemicacbazon metylisobutylxeton 14 ZnqD, Cu(IU, Cu(]) (Hthiomibx)
Các phối tử thiosemicacbazon và phức chất kim loại của chúng đã được phân tích xác định thành phần, cấu tạo phân tử bằng các phương pháp phổ: IR, UV-Vis, "H-NMR va '°C-NMR
Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của đa số
các phối tử và phức chất tổng hợp được Các đòng vi khuẩn được thử nghiệm bao gồm: Bacillus Cereus, Bacillus Pumillus, E.coli, P.acruginosa, B.subtillis, S aureus,
một số nấm mốc Asp.niger, F.oxysporum, và nấm men C.albicans, S.cerevisiae
Kết quả thử nghiệm cho thấy nhiều phối tử và phức chất có hoạt tính kháng khuẩn, ức chế nắm mốc và nắm men Hoạt tính của thiosemicacbazon cao hơn hẳn so với thiosemicacbazit Sự có mặt nhóm thế 4-phenyl có xu hướng làm giảm hoạt tính sinh học của các phối tử và phức chất tương ứng Các phức chất của đồng thường có hoạt tính sinh học cao hơn phức chất với kim loại khác
Thí nghiệm thử hoạt tính gây độc tế bào của một số phức chất đối với tế bào
Trang 16sự tạo phức với ion kim loại đã làm xuất hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư, vốn
không có ở phối tử thiosemicacbazon tự do
Bảng 1.2: Số liệu hoạt tính kháng tế bào ung thư của một số phức chất St Ký hiệu mẫu Giá tị ICau (Hem) Kết luận Hep-2 LU 1 DMSO >5 >5 Âm tính 2 Chất chuẩn (+) 0,19 0,25 3 Hthiocitro >5 >5 Am tinh 4 HThiodmab 11,17 - Am tinh 5 [Ni(Œhiocitr)›] >5 >5 Âm tính 6 [Cu(thiocitr)›] 1,6 2.5 Dương tính 7 [Cu(thiodbm)(H;O);] 4.5 7,277 Duong tinh 8 [Cu(HthgluSO,)] >5 >5 Am tinh 9 [Zn(thglu)z] >5 >5 Âm tính
10 H[Cu(thiomibx)>] 1,04 - Duong tinh
11 [Cuthiodmab)›] 1,63 - Duong tinh
Những kết quả bước đầu trên đây đã chứng tỏ rằng nhóm nghiên cứu có thé tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu tổng hợp, và thử nghiệm hoạt tính sinh học các
phức chất của dẫn xuất thiosemicacbazon Từ đó tìm kiếm các chất có hoạt tính sinh
học mạnh cho hóa trị liệu trong y dược
1.3 Đặc điểm nguyên tố vanadi - Hợp chất vanadi (IV)
Nguyên tố vanadi có kí hiệu hóa học là V, số hiệu nguyên tử 23, cấu hình
electron [Ar]3d)4s”, là kim loại chuyền tiếp thuộc nhóm VB trong bảng hệ thống tuần hoàn, có nguyên tử khối 50,94 Trong tự nhiên tồn tại hai đồng vị là *’V va
Trang 1710
Vanadi đứng thứ 19 về độ phổ biến trong vỏ trái đất với hàm lượng 136 ppm, thuộc loại nguyên tó phân tán Vanadi không tạo thành những mỏ khoáng vật riêng mà thường nằm lẫn trong các khoáng vật của các nguyên tố khác như sắt, mangan, titan, chì, uran Những khoáng vật quan trọng chứa V là patront, một khoáng vật
da sunfua, vanadinit [Pbs(VO,);Cl] va carnotit [K(UO2)VO 1,5H,O], trong do
carnotit 1a quan trọng hơn cả vì vanadi được thu hồi đồng thời trong quá trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân Vanadi còn được thấy trong một số loại dầu thô Điều thú vị có liên quan đến hóa sinh của V là một số động vật không xương sống có hàm lượng V trong máu rat cao
Trong các hợp chất thông thường V thể hiện các mức oxi hóa +2, +3, +4, +5 Trong các hợp chất cacbonyl và phức chất với các phối tử œ, vanadi có thể ở các
mức oxi hóa thấp hon nhu 0, -1 va -3
Cac hop chat V(ID được nghiên cứu rất ít vì kém bền, tuy nhiên có những thông báo về sự tổn tại của oxit VO màu xám, tan dễ dàng trong axit tạo thành ion
[V(H20).]°*, các muối VCI›.4H;O, VSO¿.nH:O với n= 6-7
Hợp chất V(II) phổ biến là VzO; có màu đen, là một oxit bazơ VạO; tan
trong các dung dịch axit tạo thành ion [V(H;O)¿} * mau xanh lục Phức chất của
V{II) thường có cấu trúc bát diện
Hợp chất của vanadi (IV) như VO; là oxit lưỡng tính Các muối halogen của V{V) dễ bị thủy phân thành VOXs như VOCI; Bên canh đó VOSOx.nH;O (n=5-6) là chất đầu đẻ tông hợp các chất khác Trong dung dịch nước V(IV) luôn luôn tồn
tại ion [VO(H;O);]””, các hợp chất chứa VO”” thường có màu xanh đậm [2]
Các phức chất của VO” rất đa dạng và phong phú, bảng 1.3 Trong đó VO?”
thể hiện là một axit cứng, ưu tiên tạo phức bền với các phối tử chứa F, CI, O vàN
Trang 1811 CH, CH, oO mm HC ¿- N 3 XH ng - CH CH;
Hinh 1.6: Bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV)
Hop chất [VO(acac);] lần đầu tiên được điều chế bởi Rowe và lone vào năm 1957 và sau đó 1a Bhattacharjee vào năm 1992 Tuy nhiên, việc ứng dụng hợp chat này để điều chế các phức chất của vanadi bắt đầu được sử dụng vào giữa những năm 1990 [VO(acac)s] được xem là tiền chất tham gia phản ứng thay thế phối tử, trong đó một hoặc cả hai nhóm axetylaxetonat được thay thế đễ dàng bằng một phối tử hữu cơ có nguyên tử tham gia phối trí Phức chất oxovanadi (IV) thường hình
thành trong điều kiện dung môi khan Tuy nhiên, trong điều kiện có dưỡng khí thì VO”” có thể bị oxi hóa thành VO:” và tạo các phức chất vanadi (V) bền [34, 44]
Ở mức oxi hóa +5 thì hợp chất V;O; khá phổ biến, là oxit lưỡng tính Nó hòa
tan trong các dung dịch kiềm tạo thành các dung dịch vanadat không màu Khi pH lớn hơn 13, ion chủ yếu trong dung dịch là VO¿` Ở pH nhỏ hơn 2 thì tồn tại ion VO;”, dung dịch có màu vàng [2]
VzO; + ANH; + H;O > 2NH¿VO¿ V;O; + 2H;SO¿ > 2VO;HSO/¿ + H;O Bang 1.3: Một số ví dụ về phức chất của VO”” [31]
Công thức tổng quát Chú thích
[VOa:] : [VOa;] a: H;O, CT, NCS”, CN, DMSO, Ph;PO
[VOa,b] b: H,O, ROH, X’
[VOa;b] a: py, DMSO, THF, Ph;PO, ROH, H,0
[VOaab›] b: Cl, F, SO,”, Br
Trang 1912 [VOaz(AA)] AA: ox’, o-phen, bipy, SO.” [VOa;(AA)] a: F, Cl, Br, NCS, H,0
[VO(AA)›] AA: acac’, o-phen, bipy
[VO(AA)>a] a: X, NCS, py, Ph;PO, DMSO, MeOH
[VO(AB);] AB: , B-dixeton, sal’ [VO(AB);a] a: Dung môi, amin thơm AB: X-salen-N(R)(R’) [VO(AB)(CD)] CD: X-sal’ ABA: lut” [VO(ABA)(AA)] AA: o-phen, dipy, acac’ [VO(ABA)(AB) AB: gly, pic’ [VO(AAAA)] 2 AAAA: TPP“ [VO(ABBA)] ABBA va ABBC: 1a cac bazo Schiff [VO(ABBC)] 1.4 Đặc trưng phố của phức chất chứa thiosemicacbazon và phức chất của vanadi (IV) 1.4.1 Phố hồng ngoại
Trang 2013
Tín hiệu dao động hóa trị v(N-H) thể hiện vai trò quan trọng trong việc đánh giá bản chất liên kết trong phức chất chứa phối tử thiosemicacbazon Dải phỏ được cho là dao động hóa trị v(N-H) được tách ra thành hai vùng: 3450-3210 cm’ tao béi
dao động của nhóm -NỈH, 3180-3150 em” tạo bởi nhóm —NỶH Sự xuất hiện dải
phổ của nhóm —N”H, tương ứng với sự phối trí của thiosemicacbazon tới ion kim loại ở dạng trung hòa về điện Trong khi đó sự phối trí của thiosemicabazon tới ion kim loại ở dạng anion do tách proton của nhóm hydrazin -N”H, thì chúng ta sẽ
không thấy dải phổ của nhóm —N”H xuất hiện khi tạo phức [47]
Một cách tông quát, sự dịch chuyền về vùng năng lượng cao quan sát được ở các dải xuất hiện trong vùng 3490-3200 em được cho là dao động của —NỶH;, và sự dịch chuyển về vùng năng lượng thấp hơn một chút ở vùng 3160-3120 cm được
cho là dao động của nhóm —N”H, trong trường hợp phức chất hình thành với phối tử
thiosemicacbazon trung hòa về điện Tuy nhiên đối với phức mà thiosemicacbazon là anion do sự tách proton của —N”H, thì vùng 3500-3260 cm” được cho là dao động của nhóm —N”H;, sự thay đổi về năng lượng thì không đáng kẻ so với phối tử tự do
Một peak rộng trong vùng 1635-1470 cm" là đặc trưng cho đao động biến
dạng ö(NfH;), v(C=N) và v(C=C) trong phối tử tự do ít bị thay đổi khi tạo phức,
thường xuất hiện trong vùng 1630-1500 cm [45]
Sự phối trí của thiosemicacbazon kiểu trung hòa điện qua nguyên tử S thể hiện sự thay đôi không đáng kẻ đối với dao động v(C=S) ở vùng 850-800 cm Trong khi đó phức chất hình thành từ anion chỉ ra sự thay đổi về mức năng lượng thấp hơn trong vùng 820-790 em” [45, 46]
Các phức chất của VO”” rất phong phú và đa đạng, trong đó nó thể hiện như một axit cứng Các bài báo công bố về phức chất của oxovanadi (IV) có phối tử là thiosemicacbazon cho thấy phức chất có cấu tạo kiểu chop đáy vuông với đỉnh chóp
Trang 2114
hồng ngoại ở vùng 1035-950 em Dữ kiện về phổ hồng ngoại cho biết đao động
v(V-N), v(V-§) xuất hiện trong vùng dưới 500 cm” [38, 40] Bảng 1.4: Tần số dao động hồng ngoại (cm) của phối tử tự đo và phức [38, 40, 45-47] Phối tử tự do Phức chất 3450-3210 v(N*-H) 3500-3200 v(N-H) 3180-3150 v(N~H) 3160-3120 v(N-H) 3000-2850 v(C-H) 3000-2850 v(C-H) Š(N'H;), v(C=N), Š(N†H;), v(C=N), 1635-1470 1630-1500 v(C=C) v(C=C) 1035-950 v(V=O) 850-800 v(C=S) 820-790 v(C-S) v(V-N) <500 v(V-S) 1.4.2 Phố cộng hưởng từ hạt nhân - 'H-NMR
Proton nhóm hydrazin (N?H) của phối tử tự do xuất hiện peak đơn trong khoảng & 8,74-11,57 ppm, phu thuộc bản chất nhóm thế ở nguyên tử cacbon C° [45] Sự tương tác của thiosemicacbazon với một kim loại thích hợp sẽ gây ra sự thay đồi vị trí của tín hiệu này Ví đụ sự xuất hiện của khoảng này ở trường thấp trong phức Cu (I) được xem là do sự phối trí của thiosemicacbazon tới kim loại ở dạng trung hòa điện Tín hiệu của proton trong N°H không xuất hiện chứng tỏ có sự tách
proton
Trang 2215
nay quan sat thấy tuy nhiên nếu phối tử phối trí như PPh; thì xuất hiện một peak bị mờ bởi proton của vòng phenyl Sự xuất hiện của vòng ở C° cũng làm mờ một peak trong một số trường hợp Phức chất có thiosemicacbazon là một anion thi thé hiện tín hiệu đơn cho mỗi nguyên tử của nhóm NỈH; ở trường cao trong khoảng
6 4,71-5,92 ppm [45]
1.4.3 Đặc điểm quang phổ eleetron của phức oxovanadi (IV)
Quang phổ của phức chất oxovandi (IV) đặc trưng bởi ba mức chuyền d-d Theo mô hình các mức năng lượng của Ballhausen và Gray thì ba mức chuyền này được quy gán như sau: dải thứ nhất từ Bạ¿ => E;¿ (11000-16000 cm”), dai thir hai Bog Big (14500-19000 cm’) va dai thir ba Bry + Aig (21000-30000 cm’) d? Để „ đ2,độ 2 22” 2 K << ⁄ a RY Sue (SS z By > d ⁄ ef ——— = A ^ ° Ằ ` N đyz, dạ ` _ Tạp ` mo = yee dry dyes dee Sy By,
Bát diện đều Bát diện bị nén theo trục Z
Hình 1.7: Giản đồ các mức năng lượng của VO" [19, 31 39] 1.5 Ứng dụng của phức chất phối tử thiosemicacbazon
1.5.1 Ứng dụng trong y sinh học
Thiosemicacbazon là hợp chất đã được nghiên cứu trong một khoảng thời gian
dài về hoạt tính sinh học Sự quan tâm đối với hợp chất này bắt đầu từ thế kỉ 20,
Trang 2316
thuong mai methisazone, Marboran®™ ding đề điều trị bệnh đậu mùa Sự có mặt của
ion kim loại hầu như là phương pháp làm tăng hoạt tính hoặc góp phần làm giảm nhẹ hiệu ứng có nguồn gốc từ hợp chất hữu cơ
Năm 1946, Domak lần đầu tiên phát hiện khả năng kháng vi trùng lao của
thiosemicacbazon benzandehit Thiaxetazon (TB1)-hop chất thiosemicacbazon
p-axetamidobenzandehit là thuốc chống lao được sử dụng khá rộng rãi, mặc dù nó gây ra các tác dụng phụ Người ta cho rằng giống như ethionamid, nó có thể ức chế sinh tổng hợp axit mycolic ở vi trùng lao, do đó một số dòng kháng thuốc thiaxetazon thể hiện tính kháng chéo thuốc ethionamid [33]
Hoạt tính kháng khuẩn của một loạt 2-axetylpyridin thiosemicacbazon đã được xác định và ứng dụng trong y tế Các chất thử nghiệm có thể ức chế Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitides, Staphylococcus faecalis, Streptococcus faecalis và D Enterococcus Với vi khuẩn gram âm hoạt tính thấp hơn, chăng hạn Pseudomonas, Klebsiella-Enterobacter, Shigella, Escherichia coli, và Proteus [22] Người ta cũng thu được kết quả tương tự với các thiosemicacbazon của 2-axetylquinolin, 1- va 3- axetylisoquinolin [23] Các phức chất của PHI(I) với 2-axetylpiridin thiosemicacbazon cũng thể hiện khả năng tiêu diệt các vi khuẩn gram dương và nấm men, mà không có tác dụng đối với vi khuẩn gram âm Một số hợp chất 2-(alpha-hydroxyaxetyl)pyridin thiosemicacbazon thê hiện khả năng ức chế các vi khuẩn nhạy cảm với nhóm penicillin cũng như nhóm khang penicillin N gonorrhoeae, N meningitides, va Staphylococcus aureus
Hoạt tính kháng khuẩn của một số phức chất phối trí 4 và 6 của Ni(II) với các thiosemicacbazon dẫn xuất 2-axetylpyridin và 2,6-diaxetylpyridin đã được thông
báo [32] Chỉ có các phức yếu thể hiện hoạt tính đối với Bacillus subtilis và
Trang 2417
cao hơn phối tir, thiosemicacbazon cé hoat tinh hon semicacbazon tuong ứng Điều đó có thẻ cho thấy tác động của các chất độc không có đặc thù riêng về cấu trúc là
nhờ sự biến tính protein tế bào Các chất tạo chelat thường ức chế mạnh các
metaloenzym, do đó các phối tử có thể hoạt động bằng sự ức chế các enzym mà hoạt tính của chúng phụ thuộc kim loại
Năm 1956, Brockman và cộng sự [I7] thông báo về hoạt tính kháng bạch cầu của 2-forrmylpyridin thiosemieacbazon (PT), nhưng hợp chất này có tính độc tích lũy Năm 1963, Frech và cộng sự đưa ra mô hình giả thuyết về tác động của các thiosemicacbazon chứa dị vòng N Các yếu tố mật độ electron, lập thể và nhóm thế có thể ảnh hưởng đến sự tăng hoạt tính và giảm độc tính của các chất [26] Giả thuyết đã cho phép dự đoán đúng hoạt tính trong một số trường hợp như 1-formylisoquinolin thiosemicacbazon có hoạt tính, trong khi 3-formylisoquinolin thiosemicacbazon không có hoạt tính Các phức chất đều có vòng chelat NNS Các bis-thiosemicacbazon và phức chất kim loại của chúng cũng được nghiên cứu
những năm gần đây Nhiều trường hợp các phức chất kim loại thể hiện hoạt tính cao
hơn phối tử [27]
Hoạt tính kháng tế bào ung thư của phức chất Cu(II) với 5-formyluracil-
thiosemicacbazon đã được nghiên cứu bởi M.B.Ferrari và cộng sự [25] trên dòng tế
bào ung thư máu K562 và CEM Một số thiosemicacbazon của các hợp chất andehit
tự nhiên và phức chất với Ni( ID, Cu(II của chúng đã được nghiên cứu ¿z vi/ro trên
các dòng tế bào ung thư người U937
Phức chất của Zn{I), Cd(I) với 2-pyridinxeton thiosemicacbazon va Zn(II)
với p-isopropylbenzandchiL thiosemicacbazon có hoạt tính với ICsạ tương tự cisplatin Matesanz va cong su [13] da céng bố các phức của Pt(II) với các dẫn xuất: 3,5-diaxetyl-1,2,4-triazol bis(4-phenylthiosemicacbazon); 3,5-diaxetyl-1,2,4-triazol
bis(thiosemicacbazon); 3,5-diaxetyl-1,2,4-triazol bis(4-ethylthiosemicacbazon);
Trang 2518
cũng giống với cisplatin Các phức chất có cấu trúc đime qua cầu nói S, mỗi phối tử phân ly 2 proton
Beraldo H là một trong những nhà nghiên cứu có nhiều công trình về phức chất của thiosemicacbazon Năm 2008, ông và cộng sự đã nghiên cứu các phức chất của Fe(III) với các phối tử 2-pyridinformamid thiosemicacbazon và các dẫn xuất thế N—~metyl và NÝ-etyl của chúng Phức chất của Fe(II) với 2-pyridinformamid thiosemicacbazon và với dẫn xuất thế NÍ-metyl có hoạt tính kháng ung thư có triển vọng ứng dụng trong dược học [I5] Nhóm nghiên cứu cũng đã tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống ung thư của phức Ru(II) với 2-benzoylpyridin NÍ-metyl- thiosemicacbazon (H2Bz4M), cho thấy phức chất này có hoạt tính cao đối với dòng tế bào UACC-62 [14] Năm 2009, ông cùng nhóm nghiên cứu tổng hợp phức chất của Ga(III) với một số thiosemicacbazon của 2-pyridinformamid và dẫn xuất thế metyl, ctyl ở NỈ Các phức chất Ga(III với thiosemicacbazon thế metyl và etyl ở Nf
có hoạt tính cao với các u phôi bào thần kinh ác tính dòng T98, gấp khoảng 20 lần
so với cisplatin [30]
Năm 1950 lần đầu tiên Hamre và cộng sự thông báo hoạt tính kháng virut đậu mùa của benzandehit thiosemicacbazon trên chuột [24] Sau đó, hợp chất N-metyl-
1satin-b-thiosemicacbazon đã được thử nghiệm lâm sàng ở An độ, và đã được sử
dụng điều trị bệnh nhân nhiễm virut HSV Hàng loạt các thiosemicacbazon khác đã
được nghiên cứu và chứng minh là có hoạt tính kháng virut ở các mức độ khác
nhau Tuy nhiên, hoạt tính kháng virut chu yếu thể hiện ở các hợp chất thiosemicacbazon, rất ít có công trình thông báo về hoạt tính này ở các phức chất kim loại Mới đây, năm 2012 Romina J và cộng sự [43] nghiên cứu sự tạo phức host-guest của thiosemicacbazon với cyclodextrin, đã điều chế được phức chất của
các dẫn xuất 1-indanon thiosemicacbazon với một số cyclodextrin tự nhiên và dẫn
Trang 2619
1.5.2 Ung dung trong phan tich
Trong lĩnh vực phân tích, thiosemicacbazon được nhận thấy trong ứng dụng xác định lượng vết kim loại có trong các hệ sinh học, các mẫu dược phẩm Kiểu hoạt động cơ bản như sự hình thành phức chất của thiosemicacbazon với kim loại
Hình 1.8 giới thiệu một số phân tử thiosemicacbazon được ứng dụng trong lĩnh vực
phân tích Phối tir N-etyl-3-cacbazolecacboxandehit thiosemicacbazon (I) ding dé xác định Cu” bằng phương pháp trắc quang trong các mẫu môi trường và dược
phẩm, chất này tạo phức màu xanh lục ở pH bằng 3 Phức này có thẻ chiết được
trong n-butanol [41] Để phát hiện nguyên tố Cd có trong sợi tóc và nước tự nhiên, chúng ta có thể dùng phối tử phenanthraquinon monophenyl thiosemicacbazon (TT), phức chất tạo thành có màu đỏ [11] Phối tử pyridoxal-4-phenyl-3 thiosemicacbazon
(HT) hoạt động như một chất cảm biến và có tính chọn lọc, được sử dụng để xác
định Co” bằng phương pháp trắc quang trong các mẫu sinh học, đầu mỏ và dược phẩm [45] Một trong những tác nhân mới, dùng đề chiết nguyên tố V'Ÿ sử dụng phương pháp trắc quang và tuyển nổi đó là 1-(2-hydroxyl-4-metoxybenzophenon)- 4-phenyl thiosemicacbazon (IV) Đây là phương pháp đẻ phân tích VY trong hỗn hợp tổng hợp, trong các mẫu quặng tự nhiên hay mô phỏng [12] Đề xác định sắt trong hỗn hợp Fe, Mo™! chúng ta có thể dùng phối tử salicylandehit thiosemicacbazon (V) C hat này phản ứng với sắt tạo ra phức có màu xanh [37] Đây chỉ là một vài ứng dụng của phối tử thiosemicacbazon trong lĩnh vực phân tích § s H — nid \ \ fF NH—C 4 7 s none N NH —⁄ Nà H NH—C — an I | HO N N / Ph Ñ f oH \
\ CHs ‘ a1) Med’ ayy) @)
Trang 2720
1.6 Ung dung sinh học của nguyên tố vanadi
Muối natri vanadat NaVO; đã được sử dụng đề chữa trị bệnh đái tháo đường ở người từ năm 1899 Sau đó người ta đã chuyển sang sử dụng vanadyl sunfat VOSO/¿, bởi vì qua thí nghiệm trên chuột thấy nó ít độc hại hơn là muối vanadat Hầu hết vanadi trong các cơ quan kiểm soát NaVO; của chuột đều xuất phát từ vanadyl Tuy nhiên, ở chuột tỷ lệ hấp thụ và kết hợp ion vô cơ nói chung là thấp Đê khắc phục điều này, người ta sử dụng phức của vanadyl được điều chế từ VOSO¿ và các phối tử có phân tử lượng tương đối bé Năm 1990, đã có báo cáo đầu tiên về bis-metylcysteinato oxovanadi (IV) [VO(cysm);], bis-oxalat oxovanadi (IV) [VO(o0x)2], bis-malonato oxovanadi (IV) [VO(mal),], bis-picolinato oxovanadi (IV) [VO(pie)›] bis-salicylandehit oxovanadi (IV) [VO(sal);] với kiéu phdi tri tir S, O, N
Trang 2821
CHUONG 2: THUC NGHIEM
2.1 Hóa chất và dụng cụ máy móc thí nghiệm * Hóa chất Các hóa chất sử dụng trong đề tài này đều thuộc loại tỉnh khiết phân tích (AR), bao gồm: - Thiosemicacbazit (Himedia) - Axetylaxeton (Xilong) - Vanadi pentaoxit (Hungary)
- Axit sunfuric, axit axetic, natricacbonat, etanol (Xilong) va axetonitril
(Guangdong Guanghua) * Dụng cụ máy móc
- Thiết bị ghi phố hồng ngoại Equinox 55-Bruker vùng 4000-400 cm” - Thiết bị ghi phô hấp thu electron Agilent 8453 va Shimadzu UV 1800
- Thiết bị đo phổ khối LC Agilent 1200 và MS miao-QTOF-QII
- Thiết bị đo phổ cộng hưởng từ hạt nhan Bruker 500 MHz
2.2 Tống hợp phối tử và phức chất
Chúng tôi chọn phương pháp tổng hợp phức chất axetylaxeton bis-thiosemicacbazon oxovanadi (IV) bằng phan ứng giữa axetylaxeton
bis-thiosemicacbazon với bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) Do đó đề thực hiện được mục tiêu của đề tải, chúng tôi cần phải tổng hợp được:
- Bis-axctylaxetonat oxovanadi (IV) - [VO(acae)›] - Axetylaxeton bis-thiosemicacbazon - H;thioacac
Trang 2922
2.2.1 Tổng hợp bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) - [VO(acae);|
Chúng tôi chọn phương pháp đơn giản đề tổng hợp [VO(acac);] đi từ VạO; theo các tác giả [19, 42] Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình điều chế như
sau:
VzO; + 2H;S§O¿ + CạH;OH > 2VOSO, + 3H,0 + CH;CHO VOSO¿ + 2C;HsO; ~ NazCO; > VO(C;H;O›); + Na;SO¿ + HạO + CO;
Cách tiến hành:
Cho lần lượt 3 gam V;O:, 8 ml HO, 6 ml H;SO¿ 98% và I5 ml etanol vào bình cầu 100 mi Hỗn hợp được đun hồi lưu cách thủy ở nhiệt độ 60-70 “C Sau một
giờ dung dịch chuyền sang màu xanh lục, tiến hành lọc dung dịch
Cho § ml axetylaxeton (C;H;O;) vào phần nước lọc và khuấy đều dung dịch
trong vòng 30 phút, dung dịch chuyền sang xậm màu Tiếp tục nhỏ từ từ dung dịch Na;CO; (13 gam Na;CO; + 80 ml H;O) vào dung dich trên để trung hòa axit Ở khoảng pH bằng 3,5 thấy xuất hiện kết tủa có màu xanh lục sẫm Kết tủa được lọc và rửa lần lượt bằng nước cất, etanol sau đó để khô trong không khí, rồi chuyển vào bình hút ẩm chứa silicagen
2.2.2 Tổng hợp axetylaxeton bis-thiosemicacbazon - H;thioacac
Trang 3023
Cách tiến hành:
Cho 0,91 gam (10 mmol) thiosemicacbazit vào bình cầu đáy bằng có chứa sẵn 50 ml dung dich Na;CO; 0,01M, ở nhiệt độ 60 °C Khi thiosemicacbazit tan hoàn toàn thì cho thêm 0,51 ml (5 mmol) axetylaxeton và khuấy mạnh Hỗn hợp được đun hồi lưu trong vòng 3 giờ, sau đó chuyển dung địch sang cốc thủy tỉnh và cô cạn còn khoảng 20 ml Dung dịch được làm lạnh trong bình nước đá, sau 30 phút thấy xuất hiện tỉnh thể màu vàng Lọc lấy tinh thể rửa bằng nước cắt, etanol và kết tỉnh lại trong etanol Sản phẩm thu được có màu vàng nhạt
2.2.3 Tổng hop axetylaxeton bis-thiosemicacbazon oxovanadi (IV) Phương trình phản ứng giữa [VO(acac);] với H;thioacac:
[VO(acac);] + H;thioacac > [VOthioacac] + 2Hacac
Phức chất được tổng hợp trong dung môi MeCN từ hai tiền chất: [VO(acac)›]
va Hothioacac Cho lần lượt 0,795 gam (3 mmol) [VO(acac).] ; 0,738 gam (3 mmol)
H,thioacac va 60 ml MeCN vao binh cau day bang Hén hop duge dun hdi lu &
nhiệt độ 60 °C trong vòng 5 giờ Dung dịch được chuyển sang cốc thủy tỉnh và để
ôn định qua đêm, thì thấy xuất hiện kết tủa màu xanh lục Lọc kết tủa và rửa bằng
MECN, r6i dé khô trong không khí, sau đó chuyền vào bình hút âm chứa silicagen
Chúng tôi kí hiệu phức chất tông hợp được là P
2.3 Phương pháp đo phố
Phổ hồng ngoại được đo theo phương pháp ép viên KBr, trên máy Equinox 55-Bruker vùng 4000-400 cm” tại Viện Hóa học thành phó Hồ Chí Minh
Phỏ khối lượng LC-MS được đo theo phương pháp phun mù electron (ES]),
trên máy LC Agilent 1200 & MS miao-QTOF-QII tại trường Đại học Khoa học Tự
nhiên thành phó Hồ Chí Minh
Phổ UV-Vis được đo trên máy UV-Vis Agilent 8453 tại trường Đại học Vĩnh
va may Shimadzu UV 1800 tai trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phó
Trang 3124
Phổ công hưởng từ hạt nhân 'H-NMR được ghi trên máy Bruker 500 MHz tại Viện Hóa học — Viện KHCN Việt Nam
2.4 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học
2.4.1 Hoạt tính kháng khuẩn
Việc thăm dò hoạt tính kháng vi sinh được thực hiện theo phương pháp
khuếch tán đĩa Tắm hoạt chất thử nghiệm vào một đĩa giấy ở nồng độ nhất định, rồi
đặt đĩa có tâm hoạt chất đó lên môi trường thạch có cấy vi khuẩn thử nghiệm trước đó Hoạt chất sẽ nhanh chóng khuếch tán trên môi trường thạch ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn, tạo vòng vô khuẩn Tính kháng khuẩn mạnh hay
yếu thể hiện ở đường kính vòng vô khuẩn lớn hay nhỏ
Chúng tôi thử trên 4 chủng vi khuẩn tại Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học
phân tử trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phó Hồ Chí Minh:
- Bacillus cereus: vi khuan Gram (+) ton tại nhiều trong không khí, đất nước Là vi sinh vật gây ngộ độc thực phẩm với các triệu chứng như buổn nơn, đau bụng cấp Ngồi ra, chúng còn gây các tổn thương về mắt như viêm kết mạc
- E coli thuần: vi khuẩn Gram (-), là dạng E coli tự nhiên, hiện diện trong hệ thống vi sinh vật đường ruột
- Salmonella typhimurium: vi khuẩn Gram (-), là vi sinh vật gây bệnh đường ruột với các triệu chứng như đau bụng, tiêu chảy
- Staphylococcus aureus: vi khuẩn Gram (+) gây các bệnh như nhiễm trùng
mau, tụ cầu vàng và một số bệnh da liễu
2.4.2 Hoạt tính kháng tế bào ung thư
Phân tích theo phương pháp của Skehan & CS (1990) và Likhiwitayawuid & CS(1993) hiện đang được áp dụng tại Viện nghiên cứu ung thư Quốc gia của Mỹ (NCD va trường Đại học Dược, Dai hoc Tổng hợp Mlinois, Chicago, MY
Trang 3225
Môi trường nuôi cấy tế bào: DMEM (dulbecco's modified eagle medium) hoặc MEME (minimum essental medium with eagle's sal, có bổ sung L-glutamine, sodium piruvat, NaHCO;, PSF (penixilin streptomycin sulfate- fungizone); NAA (non-essential amino acids); 10% BCS (bovine calf serum)
Tripsin-EDTA 0,05%; DMSO (dimethyl sulfoside); TCA (trichloro acetic acid);
Tris Base; PBS (phosphate buffered saline); SRB (sulfo rhodamine B); acid acetic Chất chuẩn chứng dương tính: dùng chất chuẩn có khả năng diệt tế bao: Ellipithine, Vinblastine hoặc Taxol pha trong DMSO Đọc trên máy ELISA ở bước song 495-515nm
Tinh két qua:
Giá trị CS: là khả năng sống sót của tế bảo ở nồng độ nào đó của chất thử tính
theo % so với đối chứng Dựa trên kết quả đo được của chúng OD (ngày 0), DMSO
10% và so sánh với giá trị OD khi trộn mẫu để tìm giá trị CS(%):
OD (mau) — OD (ngày 0)
CS§%=———————————_—— ” = OD (DMSO) — OD (ngay 0) 100
Gia tri CS% sau khi tính theo công thức trên, đựơc đưa vào tính toán Excel để tìm ra % trung bình + độ lệch tiêu chuẩn của phép thử được lặp lại 3 lần theo công
thức của Ducan như sau:
ˆ —#y2
Độ lệch tiêu chuẩn ø = le,
Các mẫu có biểu hiện hoạt tính (CS < 50%) sẽ được chọn ra để thử nghiệm
tiếp để tìm giá trị IC;o Dùng giá trị CS của 10 thang nồng độ, dựa vào chương trình Table curve theo thang giá trị logarit của đường cong phát triển tế bào và nồng độ chất thử đề tính giả trị ICso, theo cơng thức:
1
—==a+b.Ìnx y
Trang 3326
CHUONG 3 KET QUA VA THAO LUAN
3.1 Dữ kiện phố IR và UV-Vis của bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV)
3.1.1 Phố IR cúa bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) — [VO(acac),] 100 80 60 £ |Í | z= | | 8 | | || £ | E 5 || | | | | | | gs | | | \ |! | | 8 | W | | ° IỊ | | | | | | | |} \ | LÍ 888 258 2= 8 8 29838 Sạc 2g 233 SEN ge Đ § ReES8 see HE 853 828 a8 ñ Ê Ð šSA C 88s 2 BBR SS 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumber cm-1 D.VRG012\80 12044680 'VANADYL ACETYL ACETONE-NGUYEN NGOC HUY 2012/04/28} Hình 3.1: Phổ IR của [VO(acae);]
Trên phổ IR (hình 3.1) của phức chất [VO(acac);] tổng hợp được, thể hiện các
peak một cách rỏ ràng Dải phổ 3001,76 và 2970,37 cm” tương ứng với dao động
vạs của nhóm CH¡ạ, bên cạnh đó cũng có dao động v;(CH;) ở 2921,36 cm’ Ngoai ra
còn có đao động ö„(CH;) ở 1419,92 cm”
Có hai đải phổ mạnh ở 1527,19 cm” và 1286,50 cm”, hai đải này tương ứng
Trang 3427
Dai phổ đặc trưng dao động v(V=O) xuất hiện ở 997.30 em! Hai peak &
561,12 em' và 485,83 cm’! tương ứng với đao động v(VO,) [16, 38] Kết quả thu
được sai lệch rất nhỏ so với các tài liệu tham khảo được trình bày ở bảng 3.I
Bang 3.1: Tần số (cm) các đải hấp thụ IR của [VO(acae)] Thực nghiệm Tham khao [16,38] Quy két 3001,76 ; 2970,37 3000 y ; 2971 y vạs(CH¡) 2921,36 2921y v.(CH3) 1527,19 1526 rm V(C=C=C) 1419,92 1420 m, r Š„(CH:) 1374,36 1375 m, r v(C=O) 1286,50 1287 m v.(C=C=C) 997,30 995 rm v(V=O) 685,90 ; 609,66 686 tb ; 608 tb d(vong) 561,12 ; 485,83 560 ry ; 486 m v(VO¿) Cú thích: m: mạnh; rm: rất mạnh; tb: trung bình;
y: yếu; ry: rat yéu; r: rong
3.1.2 Phổ UV-Vis của bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV) — [VO(acac),]
Phố hấp thụ electron của phức chất oxovanadi (IV) đặc trưng bởi ba mức
chuyền d-d [31, 39] Theo các tác giả [19], phố UV-Vis của [VO(acac)›] thể hiện ba vân hấp thụ, vân thứ nhất A„„=7§0 nm, vân thứ hai 2„„„=580 nm và vân thứ ba %max=390 nm
Trang 3528
bước chuyền electron B;„—E, (d.y>dy„ d.„), vân thứ hai Amax gan 580 nm quy gan
bước chuyển electron B;„>B¡, (d,y>d¿ y:), vân thứ ba 2,„¿„ ở khoảng 370 nm (vai
phổ) ứng với chuyên electron B;; >A¡; (đy > d,2) [20] Absorbance e A 190 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Wavelength(nm)
Hình 3.2: Phô UV-Vis của [VO(acae)›]
Từ dữ kiện phô IR và UV-Vis chứng tỏ phức chất chúng tôi tông hợp được là bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV), có công thức cấu tạo như sau:
CHạ the
Trang 3629 3.2 Phố IR của phối tử axetylaxeton bis-thiosemicacbazon — H;thioacac 95 100 90 1 85 L Transmittance [%] T§ 80 L T0 L 65 1 3368.44 —— 599.85 —— 807 —— 648.18 —— a 3 +9270 —— T T T T 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumber cm-1 D.METQUA12ADHVW72412AHUY.0 HUY LS RAN 2012/07/24) Page 1/1
Hình 3.3: Phé IR cua axctylaxcton bis-thiosemicacbazon
Trên phổ IR của H;thioacac (hình 3.3) không xuất hiện dải hap thy 1715 cm”
tương ứng với dao động v(C=O), chứng tỏ đã xảy ra sự ngưng tụ giữa hai nhóm xeton của axetylaxeton với hai phân tử thiosemicacbazit
Trên phé IR xuất hiện dải hấp thụ ở 3263,45 em” và 3178,40 cm], hai dai này
được quy gán cho đao động v,(N-H) Một dai hấp thụ ở 3368,44 cm” tương ứng với dao động v„(N-H) Dải hấp thụ ở vùng 1644,21—1531,80 em” được quy gán
cho dao động của ö(N-H) + v(C=N) Dải hấp thu 999,86 em quy gán cho dao
động v(N-N) Dải hấp thụ 800,77 em” ứng với đao động v(C=S) [45-47]
Trang 3730 3.3 Phố cộng hưởng từ hạt nhân của H;thioacae —— 8.621 7.539 ——1.118 —— 4.522 3 T T T T T T T 13 12 11 10 9 8 i T T T T 6 5 4 3 li io ed Hình 3.4: Phổ 'H-NMR của axetylaxeton bis-thiosemicacbazon
Khi nghiên cứu phổ 'H-NMR đối với hợp chất thiosemicacbazon, cần quan tâm tới độ dịch chuyển hóa học ö ở hai vùng 8,74—11,57 ppm đặc trưng cho nhóm
N?H, vùng ö 7,17—8.12 + ö 6,29~7,79 ppm đặc trưng cho nhóm NẾH; [45]
Với kết quả phỏ 'H-NMR của axetylaxeton bis-thiosemicacbazon thu được
(hình 3.4), chúng tôi nhận thấy tín hiệu dịch chuyển hóa học ö 8,621 ppm ứng với nguyên tử hidro ở nhóm N”H, đối với tín hiệu ö 7,539 ppm và ö 7,178 ppm được
cho là của hai nguyên tử hidro ở nhóm NỶH; Như vậy phối tử tổng hợp được ở
Trang 3831 3.4 Phố khối lượng của phối tử H;thioacac Display Report
Analysis Info Acquisition Date 7/29/2012 12:07:02 PM
Analysis Name —_D:\Data\datadmm\Huy L5_1-a,2_01_4910.d
Method dmmcLm Operator Mai
SampleName = Huy LS Instrument micrOTOF-Q 10187
Comment mau 1 Acquisition Parameter
Source Type ESI fon Polarity Positive Set Nebulizer 1.2 Bar
Focus Not active Set Capillary 4500 V Set Dry Heater 200°C
Scan Begin 245 mz Set End Plate Offset -500V Set Ory Gas 8.0 min
Scan End 300 miz Set Collision Cell RF 250.0Vpp Set Divert Valve Source ice +MS,0.6min #33, 100%=80) Pi 269.0613 80 s0 252.0366 o 274.2729 281.0661 20 — 297.0718 L, 250 | 260 | 270 280 ! 290 = mz
Bruker Compass DataAnalysis 4.0 printed: — 7/29/2012 12:12:56 PM Page 1 of 1
Hình 3.5: Phổ ESI-MS của Hathioacac
Phối tử tổng hợp được dự kiến có công thức hóa học C;H¡;N,¿Sa, tương ứng
với khối lượng phân tử 246,07 Trên phô ESI-MS (hình 3.5) xuất hiện peak có khối
lượng 269,0613 nang hon phan tt: C7H,4N¢S; 1a 22,9913 Diéu nay lam cho chung
tôi nghỉ tới ion phân tử theo kiêu [M+Na]” có khói lượng chính xác là 269,061357; giá trị này giống với giá trị thực nghiệm Sự có mặt của Na trong ion phân tử có thể lý giải như sau: phối tử được tổng hợp trong môi trường NazCO;, mặc dù đã rửa
sạch và kết tỉnh lại phối tử, tuy nhiên chỉ cần một lượng rất nhỏ Na cũng đưa tới hiện tượng trên [4§]
Trang 3932
Hư “Su —> HC N ` Hư Ny HạN s s NH; HN s oe s⁄ NH, HạN s | Š [M+Na]* = 269,0613 m/z " [M’+Na] = 252,0366 m/z
3.5 Phố UV-Vis của phối tử H;thioacac
Trên phổ UV-Vis của Hathioacac đo ở nồng độ 2,03.10Ÿ mol/lít trong dung
môi etanol, xuất hiện vân phô Amax O 240,50 nm cé & = 4,8.10° Vân phé này được