ỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3- CARBALDEHYDE-(4)- AMINYLTHIOSEMICARBAZONE - Copy - Copy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Trương Quố c Phú TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3CARBALDEHYDE-(4)AMINYLTHIOSEMICARBAZONE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Trương Quố c Phú TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3CARBALDEHYDE-(4)AMINYLTHIOSEMICARBAZONE Chuyên ngành: Hóa Vô Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS DƯƠNG BÁ VŨ Thành phố Hồ Chí Minh - 2016 LỜI CẢM ƠN Luận văn “ Tổng hợp thăm dò khả gây độc tế bào ung thư số phức chất Cu(II) chứa Quinoline-3-carbaldehyde-(4)- aminylthiosemicarbazone” thực khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Dương Bá Vũ, người trực tiếp hướng dẫn khoa học, đạo, theo dõi động viên giúp hoàn thành luận văn Xin cảm ơn thầy cô giáo, anh chị em cán Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện tốt nhất, giúp đỡ hoàn thành nhiệm vụ luận văn Cuối vô lòng biết ơn bày tỏ hết – dành cho gia đình – chỗ dựa vững tinh thần vật chất để hoàn thành giai đoạn học tập quan trọng Tác giả Trương Quố c Phú LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, kết nghiên cứu hướng dẫn TS Dương Bá Vũ Các nội dung nghiên cứu, kết nghiên cứu đề tài khách quan, trung thực Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ các bài báo và ngoài nước có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác có trích dẫn thích nguồn gốc đúng quy đinh ̣ Nếu có gian lận xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Tác giả Truong Quố c Phú MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình ảnh, đồ thị LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN .2 1.1 Tổ ng quan về thiosemicarbazone (TSC) .2 1.1.1 Cấu tạo chung TSC .2 1.1.2 Một số phương pháp tổng hợp dẫn xuất N(4)-thiosemicarbazone 1.1.3 Hoa ̣t tiń h của thiosemicarbazone 1.2 Tổ ng quan về phức chấ t của thiosemicarbazone 1.2.1 Cấ u ta ̣o về phức chấ t của thiosemicarbazone 1.2.2 Tổ ng hơ ̣p phức chấ t thiosemicarbazone 10 1.2.3 Hoa ̣t tính của phức chấ t chứa thiosemicarbazone 12 1.3 Quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m hóa ho ̣c .14 1.3.1 Những khái niệm qui hoạch thực nghiệm 14 1.3.2 Vai trò qui hoạch thực nghiệm hóa học 14 1.4 Tình hình nghiên cứu TSC phức chất TSC 16 1.4.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế .16 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước .19 1.5 Mu ̣c tiêu, nô ̣i dung nghiên cứu 20 1.5.1 Mu ̣c tiêu 20 1.5.2 Nô ̣i dung nghiên cứu 20 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 22 2.1 Sơ đồ tổ ng hơ ̣p 22 2.2 Tổng hợp phối tử QTSC 23 2.2.1 Qui hoạch thực nghiệm tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde (QCl) 23 2.2.2 Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde (QO) 26 2.2.3 Tổng hợp N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide (MPT) .26 2.2.4 Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4methylpiperidinyl) thiosemicarbazone (HL1) từ QCl và MPT .28 2.2.5 Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4methyl piperidinyl)thiosemicarbazone (HL2) từ QO và MPT 29 2.3 Tổng hợp phức chấ t Cu(II) với HL .30 2.3.1 Tổng hợp phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] từ Cu(II) và HL1 30 2.3.2 Tổ ng hơ ̣p phức chấ t [Cu(L2’)Cl2] từ Cu(II) và HL2 31 2.4 Phương pháp nghiên cứu thành phần cấu trúc HL phức chất MHL M Cu(II) 32 2.4.1 Đo nhiệt độ nóng chảy 32 2.4.2 Phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR 32 2.4.3 Phổ hấp thu electron UV-Vis 32 2.4.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H 13C-NMR 1D 2D 32 2.4.5 Phổ khối lượng ESI MS 32 2.3.6 Phân tích nguyên tố EA 33 2.4.7 Phân tić h nhiê ̣t TGA 33 2.5 Phương pháp thăm dò khả gây đô ̣c tế bào của HL và MHL M Cu(II) .33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .34 3.1 Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp QCl quy hoạch thực nghiệm tâm xoay Box-Hunter 34 3.1.1 Ảnh hưởng số mol DMF đến trình hình thành QCl 34 3.1.2 Quy hoạch thực nghiệm bậc yếu tố ảnh hường đến hiệu suất tổng hợp QCl .35 3.2 Điều kiện tổng hợp số đặc điểm hóa lý HL 42 3.3 Điều kiện tổng hợp số đặc điểm hóa lý phức chất MHL M Cu(II) 44 3.3.1 Chọn điều kiện nhiệt độ phản ứng 44 3.3.2 Chọn điều kiện nồng độ chất tham gia phản ứng 44 3.3.3 Chọn điều kiện thời gian phản ứng .44 3.3.4 Chọn điều kiện môi trường tỉ lệ chất tham gia phản ứng 44 3.3.5 Một số điều kiện phản ứng đặc điểm ban đầu MHL 45 3.4 Phân tích FT-IR HL MHL M Cu(II) .45 3.4.1 Dự đoán sơ chuyển hóa hợp chất trung gian trình tổng hợp phối tử HL 45 3.4.2 So sánh đặc điểm vân dao động nhóm chức HL MHL .48 3.4.3 Sự biế n đổ i các vân hấ p thu đă ̣c trưng của MHL so với HL 50 3.5 Phân tích UV-Vis HL MHL M Cu(II) 51 3.6 Phân tích NMR HL MHL M Cu(II) 52 3.6.1 Cấu tạo phối tử HL .53 3.6.2 Các kiểu phối trí xảy phức MHL 58 3.7 Phân tích EIS MS HL MHL M Cu(II) 64 3.7.1 Quy luật phân mảnh HL .65 3.7.2 Sự phân mảnh MHL .67 3.8 Phân tích EA phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 73 3.9 Phân tích TGA phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 74 3.10 Kết nghiên cứu khả gây độc tế bào u HL MHL với M Cu(II) 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 86 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT FT-IR : Phương pháp phổ hấp thu hồng ngoại biến đổi Fourier UV-Vis : Phương pháp phổ hấp thu electron : Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton H-NMR 13 C-NMR : Phương pháp phổ cộng hưởng tử carbon COSY : Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-proton HSQC : Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-carbon (1 nối) HMBC : Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-carbon (3 nối) ESI MS : Phương pháp phổ khối lượng (ion hóa dòng electron) AcOH : Acetic acid DMF : Dimethyl formamide DMSO : Dimetfyl sulfoxide EtOH : Ethanol EA : Ethyl acetate MeOH : Methanol MPT : N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide MHL : Phức chất cần tổng hợp HL : Phối tử cần tổng hợp QTSC : Thiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline QCl : 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde QO : 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde TSC : Thiosemicarbazone d : Doublet (mũi đôi) m : Multiplet (mũi đa) q : Quartet (mũi bốn) s : Singlet (mũi đơn) t : Triplet (mũi ba) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hiệu suất phản ứng với ba phương pháp tổng hợp khác Bảng 1.2 số IC50 hợp chất hình 1.3 Bảng 1.3 Chỉ số IC50 L1, L2, [PtCl(L2)], [Pt(L2)2] cisplatin với số dòng tế bào u (μM) 12 Bảng 2.1 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng số mol DMF đến QCl 24 Bảng 2.2 Các điều kiện khảo sát ảnh hưởng n2, t T đến hiệu suất tổng hợp QCl 25 Bảng 3.1 Ảnh hưởng số mol DMF đến trình hình thành QCl 34 Bảng 3.2 Các mức khoảng biến thiên yếu tố .35 Bảng 3.3 Các giá trị số phương trình (*) tính hệ số hồi qui 35 Bảng 3.4 Ma trận QHTN phương án quay bậc 2, ba yếu tố 36 Bảng 3.5 Độ lệch giá trị hàm mục tiêu 20 thí nghiệm 39 Bảng 3.6 Một số đặc điểm hóa lý ban đầu MT, MPT, QCl, QO, HL 43 Bảng 3.7 Tóm tắt điều kiện phản ứng hình thái phức chất MHL 45 Bảng 3.8 Tần số vân dao động đặc trưng vùng 3400 – 2700 cm-1 49 Bảng 3.9 Tần số vân dao động đặc trưng vùng 1700 – 400cm-1 49 Bảng 3.10 Các chuyển mức chủ yếu phổ UV-Vis HL MHL 52 Bảng 3.11 Đặc điểm proton carbon phổ NMR HL 58 Bảng 3.12 Đặc điểm độ chuyển dịch proton phức chất NMR 59 Bảng 3.13 Đặc điểm độ chuyển dịch carbon phức chất .60 Bảng 3.14 Số liệu tín hiệu ion phân tử HL 65 Bảng 3.15 Các mảnh ion phối tử HL phổ ESI MS 67 Bảng 3.16 Các đồng vị xuất mẫu phức chất 68 Bảng 3.17 Các mảnh ion phổ ESI MS MHL .68 Bảng 3.18 Kết phân tích EA Cu(L1’)2(H2O)2 73 Bảng 3.19 Kế t quả sàng lo ̣c khả gây đô ̣c tế bào của HL1 và HL3 74 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THI ̣ Hiǹ h 1.1 Công thức cấu tạo chung thiosemicarbazone Hiǹ h 1.2 Cân hai dạng thioketone thiol dung dịch Hình 1.3 Một số thiosemicarbazone chứa isoquinoline pyridine Hiǹ h 1.4 TSC với dung lượng phối trí .8 Hình 1.5 Cách phối trí thông thường thiosemicarbazone Hiǹ h 1.6 Kiểu phối trí chelate vòng bốn cạnh Hiǹ h 1.7 TSC với dung lượng phối trí Hình 1.8 TSC với dung lượng phối trí Hiǹ h 1.9 Phức Pt(II) chứa pyridil bis-(N(4)-dipropylthiosemicarbazone) .10 Hình 1.10 Một số TSC chứa hợp phần dẫn xuất benzene 10 Hình 1.11 Phối tử thiosemicarbazone 2-benzotlpyridine (TB) (a) phức Zn(II)-TB (b) 10 Hình 1.12 Một số TSC tổng hợp năm 2010 11 Hiǹ h 1.13 Phức kẽm với pyridine-2-carbaldehyde thioserimicarbazone (a),Kem ̃ với (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one thiosemicarbazone (b), Kem ̃ với di-2-pyridylketone 4-cyclohexyl-4-methyl-3thiosemicarbazone (c) .11 Hình 1.14 Một số phức Cu-TSC ứng dụng y học 13 Hiǹ h 1.15 Qui trình tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde 15 Hình 1.16 Thiosemicarbazone pyridine-2-carbaldehyde (a) 17 thiosemicarbazone (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one (b) 17 Hình 1.17 Cấu tạo phối tử QMTSC QPTSC 19 Hình 1.18 Xu hướng bán tổng hợp (a) citral 4-phenyl-3-thiosemicarbazone; 19 (b) 2-nitrophenyl- N(4)-[ent-kaurene-16β-methyl-19-oic] thiosemicarbazone 19 Hình 2.1 Sơ đồ chung trình tổng hợp phối tử HL 22 và các phức chấ t MHL 22 Hình 2.2 Phản ứng tổ ng hơ ̣p QCl 24 Hình 2.3 Phản ứng tổ ng hơ ̣p QO 26 Hiǹ h 2.4 Phản ứng tổ ng hơ ̣p 27 Carboxy N-(4-methylpiperidinyl) dithiocarbamate 27 Hình 2.5 Phản ứng tổ ng hơ ̣p 28 N-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide ( MPT) .28 Hình 2.6 Phản ứng tổ ng hơ ̣p phố i tử HL1 29 Hiǹ h 2.7 Phản ứng tổ ng hơ ̣p phố i tử HL2 29 Hiǹ h 2.8 Phản ứng tổ ng hơ ̣p phức chấ t [Cu(L1’)2(H2O)2] .30 Hình 2.9 Phản ứng tổ ng hơ ̣p phức chấ t [Cu(L2’)(Cl)2] 31 Hiǹ h 3.1 Ảnh hưởng n2, t đển hiệu suất QCl điểm T = 85, 90 95oC 40 Hiǹ h 3.2 Sơ đồ chung trình tổng hợp phối tử HL .42 Hình 3.3 Sơ đồ tổng quát qui trình tổng hợp phức MHL 45 Hình 3.4 Phổ IR từ 3500-1500 cm-1 của (a) MPT; (b) QCl và QO 46 Hình 3.5 Cơ chế chuyển hóa QCl thành QO 47 Hình 3.6 Một số biến đổi nhóm chức IR 47 MPT, QCl so với HL1 ở vùng (a) 3800 – 2500 cm-1 và (b) 2000 – 1500 cm-1 47 Hình 3.7 Phổ IR (a) HL1 và [Cu(L1’)2(H2O)2] ; (b) HL2 [Cu(L2’)Cl2] 48 Hình 3.8 Phổ UV-Vis HL MHL 51 Hiǹ h 3.9 Qui ước đánh số proton carbon 53 Hiǹ h 3.10 Một số tương quan H C HMBC .53 Hình 3.11 Phổ 1H-NMR (a) 13C-NMR (b) HL2 54 Hiǹ h 3.12 Cân dạng cấu hình (a) 4-methylpiperidine .54 Hình 3.13 Một số tương quan HMBC (a, b) HSQC (c) HL2 55 Hình 3.14 Một số tương quan vùng trường cao HL1 .56 phổ HSQC (a) HMBC (b) 56 Hình 3.15 Một số tín hiệu vùng trường thấp HL1 .57 phổ HSQC (a) HMBC (b) 57 Hình 3.16 Đặc điểm khác biệt phổ 1H-NMR HL1 (a) .61 [Cu(L1’)2(H2O)2] (b) 61 Hình 3.17 Cơ chế đề nghị cho trình đóng vòng phối tử HL1 xúc tác ion Cu2+/EtOH/O2 62 Hình 3.18 Đặc điểm khác biệt phổ 1H-NMR 63 HL2 (a) [Cu(L2’)Cl2] (b) .63 Hình 3.19 Sơ đồ chuyển hóa nhóm chức HL2 .63 Hình 3.20 Kiểu phối trí xảy phức chất [Cu(L2’)Cl2] 64 Hình 3.21 Phổ EIS MS HL1 .65 Hình 3.22 Sự phân mảnh chung phối tử phổ ESI MS 66 Hình 3.23 Các đường phân mảnh khác HL2 .66 Hình 3.24 Phổ (+)MS (a) (-)MS (b) [Cu(L1’)2(H2O)2] 70 Hình 3.25 Sơ đồ phân mảnh phức chất [Cu(L2’)Cl2] 71 Hình 3.26 Phổ (-)MS (a) (+)MS (b) [Cu(L2’)Cl2] .72 Hình 3.27 Giản đồ TGA phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] 74 ... DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Trương Quố c Phú TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3CARBALDEHYDE-(4 )AMINYLTHIOSEMICARBAZONE. .. Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde-N(4 )-( 4methyl piperidinyl)thiosemicarbazone (HL2) từ QO và MPT 29 2.3 Tổng hợp phức chấ t Cu(II) với HL .30 2.3.1 Tổng hợp phức chất. .. 22 2.2 Tổng hợp phối tử QTSC 23 2.2.1 Qui hoạch thực nghiệm tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde (QCl) 23 2.2.2 Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde