Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học các phức chất của Zn(II), Ni(II) và Cu(II) với n(4) phenyl thiosemicacbazon 2 benzoylpyriđin

Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ QUYÊN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II), Ni(II) VÀ Cu(II) VỚI N(4)-PHENYL THIOSEMICACBAZON - BENZOYLPYRIĐIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Quyên TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II), Ni(II) VÀ Cu(II) VỚI N(4)-PHENYL THIOSEMICACBAZON - BENZOYLPYRIĐIN Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Bích Hƣờng Hà Nội – 2014 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Bích Hường, giao đề tài trực tiếp hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trịnh Ngọc Châu, giúp đỡ em thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo mơn Hóa Vơ Khoa Hóa học, BGH, Phịng sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn cán nghiên cứu thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Ban giám hiệu, thầy cô, anh chị em trường THCS Láng Thượng- Đống Đa- Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ động viên em suốt khóa học Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Quyên Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng 1.1 Các dải hấp thụ phổ hấp thụ hồng ngoại thiosemicacbazit Trang 23 2.1 Các hợp chất cacbonyl thiosemicacbazon tương ứng 34 2.2 Các phức chất, màu sắc số dung mơi hịa tan chúng 36 3.1 Kết phân tích hàm lượng kim loại phức chất 37 3.2 Cường độ tương đối pic đồng vị phổ khối lượng Zn(L)2 3.3 Cường độ tương đối pic đồng vị phổ khối lượng Ni(L)2 3.4 Cường độ tương đối pic đồng vị phổ khối lượng Cu(L)2 3.5 Các dải hấp thụ đặc trưng cho phổ HL, Zn(L)2, Ni(L)2, Cu(L)2 38 40 42 46 3.6 Các tín hiệu cộng hưởng phổ 1H - NMR Hpth 47 3.7 Các tín hiệu cộng hưởng phổ 13C - NMR Hpth 47 3.8 Các tín hiệu cộng hưởng 13C - NMR bpyr 48 3.9 Các pic phổ 1H - NMR COSY phối tử HL 49 3.10 Các pic phổ 13C - NMR phối tử HL 52 3.11 Các tín hiệu phổ 1H – NMR phức Zn(L)2 52 3.12 Các cực đại hấp thụ electron phối tử HL phức chất Ni(L)2 Cu[(HL)L]Cl 3.13 Kết thử hoạt tính kháng vi sinh sinh vật kiểm định 57 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên DANH MỤC CÁC HÌNH Tên hình TT 1.1 Phức vng phẳng Ni(II) Trang 2- oximino - 3- Phức bát diện Zn(II) với bis- (4-phenylthiosemicacbazon thiosemicacbazon -2,3- butadion 1.2 axetyl axeton) 1.3 Phức vuông phẳng Ni(II) với thiosemicacbaxzon p - [ N,N - bis( 2- cloety) amino benandehit - 4- metyl 1.4 Phức bát diện Ni(II) Cu(II) với thiosemicacbazon - 3- furandehit 1.5 Phức chất bát diện Zn (II) với thiosemicacbazon glucozo 1.6 Một số phức chất hai thiosemicacbazon 11 1.7 Phức chất 13 p-toluđin thiosemicacbazon 5-nitrophen-2- cacboxanđehit với Pd(II) 1.8 Một số phức chất ba thiosemicacbazon 16 1.9 Phức chất thiosemicacbazon bốn năm 17 1.10 Phức chất thiosemicacbazon 17 3.1 Phổ khối lượng phức chất Zn(L)2 38 3.2 Phổ khối lượng phức chất Ni(L)2 39 3.3 Phổ khối lượng phức chất Cu(L)2 41 3.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại HL 44 3.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại Zn(L)2 43 3.6 Phổ hấp thụ hồng ngoại Ni(L)2 43 3.7 Phổ hấp thụ hồng ngoại Cu(L)2 46 Luận văn thạc sĩ 3.8 Nguyễn Thị Quyên Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H (chuẩn) N(4) – phenyl 46 thiosecacbazit (Hpth) 3.9 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C (chuẩn) N(4) – phenyl 47 thiosecacbazit 3.10 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân H (chuẩn) - 48 - 48 benzoylpyriđin (bpyr) 3.11 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C (chuẩn) benzoylpyriđin (bpyr) 3.12 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H phối tử HL 49 3.13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C phối tử HL 50 3.14 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều 1H – 1H COSY HL 54 3.15 Phổ cộng hưởng từ proton phức chất Zn(L)2 54 3.16 Phổ hấp thụ electron phối tử HL phức chất Ni(L)2 , 56 Cu[(HL)L]Cl Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN IR, FT- IR : phổ hấp thụ hồng ngoại MS: phổ khối lượng ESI – MS : phổ khối lượng ion hóa phun electron H – NMR : phổ cộng hưởng từ proton 13 C – NMR : phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C COSY: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều 1H - 1H COSY IC50 : nồng độ ức chế 50% pth: N(4) - phenylthiosemicacbazit bpyr: 2- benzoylpyriđin HL: N(4)-phenyl thiosemicacbazon benzoylpyriđin 2- Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………… CHƢƠNG - TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu Zn, Cu Ni Error! Bookmark not defined 1.1.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 1.1.2 Khả tạo phức Zn(II), Ni(II) Cu(II) Error! Bookmark not defined 1.2 Giới thiệu thiosemicacbazit thiosemicacbazon Error! Bookmark not defined 1.2.1 Giới thiệu chung thiosemicacbazit thiosemicacbazonError! defined Bookmark not 1.2.2 Khả tạo phức thiosemicacbazit Error! Bookmark not defined 1.2.3 Khả tạo phức thiosemicacbazon Error! Bookmark not defined 1.3 Hoạt tính sinh học thiosemicacbazon phức chất chúngError! Bookmark not defined 1.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu phối tử phức chất Error! Bookmark not defined 1.4.1 Phương pháp phổ khối lượng Error! Bookmark not defined 1.4.2 Phương pháp hấp thụ hồng ngoại Error! Bookmark not defined 1.4.3 Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân 1H, 13C COSYError! defined Bookmark not 1.4.4 Phương pháp phổ hấp thụ electron (UV - Vis) Error! Bookmark not defined CHƢƠNG - THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.2 Kỹ thuật thực nghiệm Error! Bookmark not defined 2.2.1 Các điều kiện ghi phổ Error! Bookmark not defined 2.2.2 Thăm dò khả kháng khuẩn, kháng nấm phối tử phức chất Error! Bookmark not defined 2.3 Tổng hợp phối tử phức chất Error! Bookmark not defined Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên 2.3.1 Tổng hợp phối tử Hpthbpyr Error! Bookmark not defined 2.3.2 Tổng hợp phức chất Error! Bookmark not defined CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Phổ khối lƣợng Zn(L)2, Ni(L)2 Cu[(HL)L]2Cl Error! Bookmark not defined 3.1.1 Phổ khối lượng Zn(L)2 Error! Bookmark not defined 3.1.2 Phổ khối lượng phức chất Ni(L)2 Error! Bookmark not defined 3.1.3 Phổ khối lượng phức chất [Cu(HL)L]Cl Error! Bookmark not defined 3.2 Phổ hấp thụ hồng ngoại phối tử Hpthbpyr phức chất Zn(L) 2, Ni(L)2, [Cu(HL)L]Cl Error! Bookmark not defined 3.3 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân phối tử HL phức chất Zn(L)2Error! not defined Bookmark 3.3.1 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H, 13C COSY phối tử HLError! Bookmark not defined 3.3.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H Zn(L)2 Error! Bookmark not defined 3.4 Phổ hấp thụ electron phối tử HL phức chất Ni(L)2, [Cu(HL)L]Cl Error! Bookmark not defined 3.5 Kết nghiên cứu hoạt tính kháng sinh phối tử phức chất Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN………………………………………………………………………………… 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 60 PHỤ LỤC…………………………………………………………………………………… 64 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực hoá học phức chất người ta tiến hành rộng rãi việc tổng hợp nghiên cứu cấu tạo phức chất kim loại với phân tử chứa nguyên tử cho khác tạo thành với ion kim loại phức chất theo kiểu khác Trong số phân tử loại đặc biệt lưu ý đến dẫn xuất thiosemicacbazit, thiosemicacbazon, phân tử với phức chúng có hoạt tính sinh học mạnh, chúng có khả kháng nấm kháng khuẩn ức chế phát triển tế bào ung thư [20, 24, 25, 27, 36] Việc nghiên cứu phức chất thiosemicacbazon với kim loại chuyển tiếp thu hút nhiều nhà hóa học, dược học, sinh - y học giới Các đề tài nghiên cứu lĩnh vực phong phú thiosemicacbazon đa dạng thành phần, cấu trúc kiểu phản ứng Ngày nay, hàng năm có hàng trăm cơng trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, kể hoạt tính chống ung thư thiosemicacbazon phức chất chúng đăng tạp chí Hóa học, Dược học, Y- sinh học v.v 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 tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp thiosemicacbazon, dẫn xuất thiosemicacbazon phức chất chúng với ion kim loại, nghiên cứu cấu tạo phức chất sản phẩm phương pháp khác khảo sát hoạt tính sinh học chúng Trong số cơng trình gần đây, ngồi hoạt tính sinh học người ta cịn khảo sát số tính chất khác thiosemicacbazon tính chất điện hóa, hoạt tính xúc tác, khả ức chế ăn mòn kim loại [15, 17, 26] v.v Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng việt Trịnh Ngọc Châu (1993), Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo phức chất Coban, Niken, Đồng Molipđen với số Thiosemicacbazon thăm dị hoạt tính sinh học chúng, Luận án Phó Tiến sĩ Hoá học, Trường đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Thị Đà, Nguyễn Hữu Đĩnh (2006), Phức chất:Phương pháp tổng hợp nghiên cứu cấu trúc, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2011), Hóa học vơ (quyển - ngun tố d f), Nhà xuất giáo dục Việt Nam Hồng Nhâm (2001), Hố học Vơ cơ, Tập 3, Nhà xuất giáo dục Dương Tuấn Quang (2002), Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc thăm dò hoạt tính sinh học phức Platin với số Thiosemicacbazon, Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học, Trung tâm khoa học Tự nhiên Công nghệ quốc gia Nguyễn Kim Phụng (2004), Phổ NMR sử dụng phân tích hữu cơ, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Đặng Như Tại, Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn (1980), Cơ sở hoá học hữu cơ, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Thái Doãn Tĩnh (2008), Cơ chế phản ứng hoá học hữu cơ, Tập 3, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lí ứng dụng hố học, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội 10 Phan Thị Hồng Tuyết (2007), Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc thăm dị hoạt tính sinh học số phức chất kim loại với Thiosemicacbazon, Luận án Tiến Sĩ Hóa học, Viện Hóa học, Viện khoa học công nghệ Việt Nam Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên II Tiếng Anh 11 Abdulla H (2004), Al-Kubaisi Palladium(II)Complexes of “Copper(II), Nickel(II) and 2-Oximino-3-thiosemicarbazone-2,3- butanedione”, Bull Korean Chem Soc., 25, pp 37 - 41 12 Adinarayana Reddy S., Janardhan Reddy K., Lakshmi Narayana (2008), “Synthesis of New Reagent 2,6-Diacetylpyridine Bis-4-phenyl-3- thiosemicarbazone (2,6-DAPBPTSC): Selective, Sensitive and Extractive Spectrophotometric Determination Pharmaceutical and Alloy Samples”, of Co(II) in Vegetable, Soil, Journal of the Chinese Chemical Society, 55, pp 326 - 334 13 Ana S Mena Barreto Bastos, Antonio F de Carvalho Alcantara (2005), “Structural analyses of 4-benzoylpyridine thiosemicarbazone using NMR techniques and theoretical calculations”, Tetrahedron, 61, pp 7045 - 7053 14 Anitha Sankaraperumal, J Karthikeyan, A Nityananda Shetty, R Lakshmisundaram (2013), “Nickel(II) chloroethyl)amino]benzaldehyde-4-methyl complex of p-[N,N-bis(2- thiosemicarbazone: Synthesis, structural characterization and biological application”, Polyhedron, 50, pp 264 - 269 15 Ateya B G., Abo - Elkhair B M and Abdel - Hamid I A (1976), “Thiosemicarbazide as an inhibitor for the acid corrosion of iron”, Corrosion Science, 16, pp 163 - 169 16 Campbell J M (1975), “Transition metal complexes of thiosemicarbazide and thiosemicarbazones”, Coordination Chemistry Reviews 15, pp 279 - 319 17 Cavalca M., Branchi G (1960), "The crystal structure of mono thiosemicarbazide zinc chloride", Acta crystallorg, 13, pp 688 - 698 18 Caplanus I., Mihaela Rusu, Rusu G.G (2007), “On the electronic transport properties of some thiosemicarbazide derivatives complexed with nickel cations”, Materials Chemistry and Physics, 101, pp 77 - 80 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên 19 Diaz A., Cao R and Garcia A (1994), "Characterization and biological properties of a copper(II) complex with pyruvic acid thiosemicarbazone", Monatshefte fur Chemie/ Chemical Monthly, 125, pp 823 - 825 20 Dimitra Kovala-Demertzi, Anastasia Galani, John R Miller, Christopher S Frampton, (2013), “Synthesis, structure, spectroscopic studies and cytotoxic effect of novel palladium(II) complexes with 2-formylpyridine-4-Nethylthiosemicarbazone: Potential antitumour agents”, Polyhedron, 52, pp 1096 1102 21 Departamento de Quımica, Universidade Federal de Minas Gerias (2006), “Platinum and palladium complexes of thiosemicarbazones derived of 2acetylthiophene: Synthesis and spectral studies”, Spectrochimica Acta Part A, 63, pp 669 - 672 22 El-Asmy A.A , Morsi M.A., and El - Shafei A.A (2005), “Cobalt(II), nickel(II), copper(II), zinc(II) and uranyl(VI) complexes of acetylacetone bis(4-phenylthiosemicarbazone)”, Transition Metal Chemistry 11, pp 494 496 23 Falguni B., Samaresh B (2002), “Thiosemicarbazone complexes of the platinum metal Astory of variable coordination modes”, Proceedings of the Indian Academy of Sciences, Chemical Sciences, 114, pp 255 - 268 24 Guy Berthon and Torstenberg (1976), “Thermodynamics of silver- thiosemicarbazide complexation”, Journal Chemistry Thermodynamic, 8, pp 1145 - 1152 25 Hall I.H., Lackey C.B., Kilter T.D., Durham R.W (2000), “Cytotoxicity of copper and cobalt complexes of furfural semicarbazone and thiosemicarbazone derivatives in murine and human tumor cell lines”, Pharmazie, 55 , pp 937 - 914 26 Harry B.Gray and C.J.Ballhausen (1962), “A molecular orbital theory for square planar metal complexes”, J Am Chem Soc, 85, pp 260 - 265 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên 27 Hong Yan, Prinessa Chellan, Tingyi Li, Jincheng Mao (2013), “Cyclometallated Pd(II) thiosemicarbazone complexes: new catalyst precursors for Suzukicoupling reactions”, Tetrahedron Letters, 54, pp 154 - 157 28 Heloisa Beraldo, Dinorah Gambino (2004), versatility of semicarbazones, “The wide pharmacological thiosemicarbazones and their metal complexes”, Mini- Reviews in Medicinal Chemistry, pp 31 - 39 29 Junnan Chen, Yue-wern Huang, GuanshuLiu, ZahraAfrasiabi, EkkehardSinn (2004), “The cytotoxicity and mechanisms of 1,2-naphthoquinone thiosemicarbazone and its metal derivatives against MCF-7 human breast cancer cells”, Toxicology and Applied Pharmacology, 197, pp 40 - 48 30 Leuteris Papathanasis, Mavroudis A Demertzis, Paras Nath Yadav (2004), “Palladium(II) and platinum(II) complexes of 2-hydroxy acetophenone N(4)ethylthiosemicarbazone - crystal structure and description of bonding properties”, Inorganica Chimica Acta, 357, pp 4113 - 4120 31 Marthakutty Joseph, Mini Kuriakose , M.R Prathapachandra Kurup (2006), “Structural, antimicrobial and spectral studies of copper (II) complexes of 2benzoyl pyridine N(4)-phenylthiosemicarbazone”, Polyhedron, 25, pp 61 70 32 Neelam Bharti, Shailendra, Sangita Sharma (2003), “New Palladium (II) complexes of 5-nitrothiophene-2- carboxaldehyde thiosemicarbazones: Synthesis, spectral studiesand in vitro anti - amoebic activity”, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 11, pp 2923 - 2929 33 Mostapha J.E., Magali Allain, Mustayeen A K., Gilles M.B., (2005), “Structural and spectral studies of nickel(II), copper(II) and cadmium (II) complexes of 3-furaldehyde thiosemicarbazone” Polyhedron, 24, pp 327 332 34 Offiong O.E.,, S Martelli (1992), “Antifungal and antibacterial activity of 2acetylpyridin-(4-phenylthiosemicarbazones and its metal(II) complexes”, Farmaco, 47, pp 1543 - 1554 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Quyên 35 Offiong O.E., Martelli S (1993), “Synthesis, antibacterial and antifungal activity of metal(II) complexes of 2-acetylpyridin thiosemicarbazones”, Farmaco, 48, pp 777 - 793 36 Offiong O.E., S Martelli (1995), “Synthesis and biological activity of novel metal complexes of 2-acetylpyridin thiosemicarbazones”, Farmaco, 50, pp 625 - 632 37 Pillai C K S., Nandi U S and Warren Levinson (1977), “Interaction of DNA with anti-cancer drugs: copper-thiosemicarbazide system”, Bioinorganic Chemistry, pp 151 - 157 38 Reddy K J, Kumar J R and Ramachandraiah C (2003), “Analytical properties of 1-phenyl-1,2-propanedione-2-oxime thiosemicarbazone: simultaneous spectrophotometric determination of copper(II) and nickel(II) in edible oils and seeds”, Talanta, 59, pp 425 - 433 39 Suryanarayana R.V and Brahmaji R.S (1979), “Polarographic and spectrophotometric studies of cobalt(II) thiosemicarbazide system”, Journal of Electroanalytical chemistry, 96, pp 109 - 115 40 Sirota A and ramko T (1974), “Square planar NiII complexes of thiosemicarbazide”, Inorganica Chimica Acta, 8, pp 289 - 291 41 Yan-Ke Li, Min Yang, Ming-Xue Li, Han Yu a, He-Chen Wu, Song-Qiang Xie (2013), “Synthesis, crystal structure and biological evaluation of a main group seven-coordinated bismuth(III) complex with 2-acetylpyridine N4- phenylthiosemicarbazone”, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 23, pp 2288 - 2292 42 William Henderson, Clifton E.F (2003), “Platinum(II), palladium(II) and gold(III) complexes containing 1,1,4-trisubstituted dianionligands”, Inorganica Chimica Acta, 343, pp 74 - 78 thiosemicarbazide