Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của oxovanadi (IV) với axetylaxeton bis thiosemicacbazon

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.. Những kết quả đạt được của nhó

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

Vinh - 2012

1

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 tôi hoàn 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

Nguyễn Ngọc Huy

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

1.4.3 Đặc điểm quang phô electron của phức oxovanadi (IV)

1.5 Ứng dụng của phức chất phối tử thiosemicacbazon

iv

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

3.10.2 Hoat tinh khang té bao ung thu

DANH MUC CAC KY HIEU, CAC CHU VIET TAT

H;thioacac axetylaxeton bis-thiosemicacbazon

[VO(acac).] bis-axetylaxetonat oxovanadi (IV)

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 (%)

Khả năng tiêu diệt tế bào ung thư

của phức chất qua giá trị ICso

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;

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn diện tích vòng vô khuẩn

Hình 3.12: Đĩa chứa hoạt chất và vi khuẩn

MO 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

nghiệp Cao học

CHUONG 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

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

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

giống nhau hoặc khác nhau gốc ankyl hay aryl, đặc biệt gốc xeton có thê là một

mạch 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

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

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

càng 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

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

từ 1 tới 2 ml axit clohidric hoặc axit axctic đặc vào hỗn hợp phản ứng [10, 20].

Phản ứng ngưng tụ giữa thiosemicacbazit với andehit hoặc xeton được viết như sau:

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

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

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],

tương tự như vậy phức chất của Cr(II) được hình thành từ phản ứng của

CrC];.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)

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()

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

ung thư phổi dòng LU và tế bào ung thư gan dòng Hep-G2 trong điều kién in vitro, nhóm nghiên cứu đã xác định được một số phức chất thể hiện hoạt tính kháng tế bảo ung thư khá mạnh, bảng 1.2 Cũng như một số tác giả nước ngoài khác đã đề cập,

sự 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

10 H[Cu(thiomibx)>] 1,04 - 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

'V, Kim loại vanadi có màu xám bạc, mềm, dễ kéo sợi, nhiệt độ nóng chảy

2183 °K, nhiệt độ sôi 3650 °K.

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

Hầu hết các phức chất có cấu tạo kiêu chóp đáy vuông, điển hình là phức chất với axetylaxeton có công thức hóa học [VO(acac);] hình 1.6

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]

[VOa:] : [VOa;] a: H;O, CT, NCS”, CN, DMSO, Ph;PO

[VOa;b] a: py, DMSO, THF, Ph;PO, ROH, 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

13

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

là nguyên tử oxi của liên kết V=O, đặc trưng bởi một dải hấp thụ mạnh trên pho

14

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]

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

Nhóm amino (NÝH;) của phối tử tự do cho thấy một cặp của hai tín hiệu rộng trong khoảng 6 7,17-8,12 ppm va 8 6,29-7,79 ppm Trong phức trung hòa, hai dải

15

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?

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,

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 Trong những năm sáu mươi tính chất chống lại virut của chúng đã được phát hiện, và những nghiên cứu chuyên sâu hơn đã được thực hiện để cuối cùng đưa tới sản phẩm

16

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

S aureus, chứng tỏ hoạt tính có quan hệ với khả năng thế phối tử Các dẫn xuất semi và thiosemicacbazon từ 2-axetylpyridin, 2-furfurandehit, 2-axetylnaphtalen, 2-axctylthiophen, 2-axetylfuran và các phức chất với Mn(II) của chúng đã được thử nghiệm với một số chủng nắm (Macrophomina phaseolina, Fusarium oxysporum)

và vi khuẩn (Xanthomonas sp., E coli and S aureus) Các phức chất có hoạt tính

17

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);

3,5-điaxetyl-1,2.4-triazol bis(4-methylthiosemicacbazon) Có hoạt tính kháng tế bao ung thư biểu mô buồng trứng ở người dòng A2780 và A2780 cisR với gia tri ICso

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

xuất Các phức chất đều tan trong nước tốt và bền vật lý hơn so với các phối tử tự

do tương ứng Điều này giúp tăng cường hoạt tính chống virus viêm gan B và C

19

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

\ CHs ‘ a1) Med’ ayy) @)

Hình 1.8: Một số phân tử thiosemicacbazon ứng dụng trong phân tích

20

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

có hiệu ứng làm hạ đường huyết [21, 28].

21

CHUONG 2: THUC NGHIEM

2.1 Hóa chất và dụng cụ máy móc thí nghiệm

- 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

- Bis-axctylaxetonat oxovanadi (IV) - [VO(acae)›]

- Axetylaxeton bis-thiosemicacbazon - H;thioacac

- Axetylaxeton bis-thiosemicacbazon oxovanadi (IV)