Bài nghiên cứu môn Phương pháp luận nghiên cứu khoa học
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA 5-BSAT VỚI MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP BẰNG PHẦN MỀM CHEMOFFICE Nhóm thực Giảng viên hướng dẫn Ngày báo cáo : CHHO7B Phùng Minh Tân Trần Thị Quỳnh Mai Trần Thanh Phúc Võ Thị Hoài Nguyên : PGS.TS Lê Văn Tán : 26/08/2018 Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày 26 Tháng 08 Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh thầy khoa Cơng Nghệ Hóa Học tạo điều kiện thuận lợi cung cấp sở vật chất đầy đủ hỗ trợ chúng em trình học tập Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến cô TS Nguyễn Thị Thu Trang, khoa Khoa Học Cơ Bản trang bị kiến thức cần thiết cho chúng em môn “PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC” Chúng em chân thành cám ơn thầy PGS.TS Lê Văn Tán truyền đạt kiến thức chuyên môn “PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC”, chúng em trân trọng cám ơn hướng dẫn tận tình thầy trình chúng em thực hành trình bày báo cáo nghiên cứu hồn chỉnh Trong q trình thực hiện, với kiến thức kinh nghiệm ỏi nên chúng em khơng thể khơng tránh khỏi sai xót hạn chế Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy để hồn thiện cho tập nhóm Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, Tháng năm 2018 Sinh viên thực hiện: CHHO7B NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Phần đánh giá: Ý thức thực hiện: Nội dung thực hiện: Hình thức trình bày: Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 08 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi họ tên) MỤC LỤC PGS.TS Lê Văn Tán DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH GIỚI THIỆU Ngày nay, ung thư bệnh nguy hiểm gây hàng triệu chết tồn giới Căn bệnh xảy đến ai, giới tính độ tuổi Hiện nay, ung thư mối quan tâm to lớn giới Khi số người mắc bệnh ngày gia tăng mà chưa có liệu pháp chữa trị thật hữu hiệu Vấn đề đặt thách thức to lớn nhà khoa học phải tìm liệu pháp hữu hiệu để chữa trị ung thư Vì ung thư cướp hạnh phúc hàng triệu người Một thành tựu mà nhà khoa học có việc tìm thấy hợp chất thiosemicarbazone vào kỷ 20 thơng qua đặc tính sinh học chúng kháng khuẩn, kháng viêm, đặc biệt tính kháng khối u với tế bào ung thư Những báo nói ứng dụng y tế đăng tải Vào năm 50 thuốc chống bệnh lao bệnh phong đời Vào năm 60, đặc tính kháng virus phát hiện, bên cạnh có nhiều cơng trình nghiên cứu lớn thiosemicarbazone dẫn đến kết hợp methisazone tạo hợp chất giúp điều trị bệnh đậu mùa Khơng vậy, hoạt tính cải thiện dẫn xuất thiosemicarbazone tham gia tạo phức với ion kim loại nguyên tố chuyển tiếp Zn2+, Ni2+, Co2+, Fe3+, Cu2+, Pb2+… Nắm bắt thông tin ấy, tiến hành nghiên cứu cấu trúc dẫn xuất thiosemicarbazone cấu trúc phức chúng với ion kim loại, mà cụ thể nghiên cứu cấu trúc 5–bromosalicylaldehyde thiosemicarbazone (5-BSAT) với ion kim loại Zn 2+, Ni2+, Co2+ Trong đề tài chúng tơi thực phân tích cấu trúc phức so sánh khác biệt cấu trúc phức 5-BSAT kết hợp với ion kim loại Zn2+, Ni2+, Co2+ Trong q trình nghiên cứu, chúng tơi áp dụng phương pháp phổ để xác định biện luận cấu trúc phối tử phức chất tổng hợp TỔNG QUAN Phức chất 1.1 Khái niệm phức chất Phức chất hợp chất hóa học tồn dung dịch tinh thể mà phân tử chúng bao gồm cầu nội: ion phức mang điện âm/dương cầu ngoại: ion trái dấu (Kiên, 2006; Giang, 2013) 1.2 Cấu tạo phức chất Phức chất bao gồm: chất tạo phức (M) ion nguyên tử trung hòa điện nguyên tố chuyển tiếp họ d, f chiếm vị trí trung tâm; phối tử (L) phân tử ion bao quanh nguyên tố trung tâm để tạo nên phân tử/ion phức (Giang, 2013; Sương, 2013; Kiên, 2006) Số phối trí số nguyên tử/ion hay phân tử liên kết trực tiếp với nguyên tử (ion) trung tâm Dung lượng phối trí phối tử: số vị trí mà phối tử chiếm xung quanh chất tạo phức (ion, nguyên tử trung tâm) 1.3 Liên kết hóa học phức chất Có ba thuyết lượng tử giải thích tạo thành, cấu trúc tính chất phức chất: thuyết liên kết hoá trị, thuyết trường tinh thể thuyết trường phối tử Theo thuyết liên kết hóa trị: liên kết phức liên kết cho nhận Theo thuyết trường tinh thể: liên kết phức liên kết tĩnh điện Thuyết trường phối tử: phương pháp tổng quát xét đến cấu trúc electron chất tạo phức lẫn phối tử 1.4 Ứng dụng phức chất Nhờ đa dạng cấu trúc mà phức chất ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp xúc tác, hóa học phân tích hóa sinh Các nghiên cứu cho thấy có mặt nguyên tử giàu electron Nitơ, Oxi hay lưu huỳnh cấu trúc phối tử giúp tăng cường khả tạo liên kết ligands (Krishnan, 2008; Sương, 2013) Giới thiệu 5-bromosalicylaldehyde thiosemicarbazone phức chất với kim loại chuyển tiếp 2.1 Giới thiệu 5-bromosalicylaldehyde thiosemicarbazone Thiosemicarbazone phối tử linh hoạt, chúng kết hợp với ion kim loại phân tử trung hịa chúng cho proton để tạo thành phối tử mang điện âm Ngoài thiosemicarbazone kết hợp với kim loại chuyển tiếp có khả tạo phức chất với hoạt tính sinh học tăng lên đáng kể, đáng ý như: tính kháng nấm, kháng u, kháng virus… Một số thiosemicarbazone có khả kháng ung thư (Krishnan, 2008; Nguyễn Thị Phương Chi, 2007) Dựa tảng đó, nghiên cứu hướng tới tổng hợp phức chất sở thiosemicarbazone với mong muốn tìm hợp chất có hoạt tính sinh học cao, độc để sử dụng y dược 5-bromosalicylaldehyde thiosemicarbazone (5-BSAT) có cơng thức phân tử C8H8BrN3OS phối tử có khả tạo phức tuyệt vời với nhiều kim loại chuyển tiếp quan trọng Zn2+, Co2+, Cu2+, Cd2+, Fe2+ … (Khoa, 2013) Trong y học, phức 5BSAT với kim loại chuyển tiếp Fe, Zn, Cu, Co ứng dụng để phát hàm lượng nguyên tố vi lượng thể (Nguyễn Thị Phương Chi, 2007; al D W., 1993; Ramanjaneyulu, 2008) Khi tạo phức, 5-BSAT thường phối tử (E)-2-(5-bromo-2-hydroxybenzylidene)hydrazinecarbothioamide Hình Cơng thức cấu tạo (2D, 3D) danh pháp 5-BSAT Thiol Thion Hình Dạng Thiol Thion 5-BSAT 2.2 Giới thiệu kẽm (Zn) Zn+2 nguyên tố vi lượng có cấu trúc nhiều protein enzyme tất sinh vật sống Tương tác Zinc(II)- sulfur quan tâm nghiên cứu sinh hóa sulfur giúp hoạt hóa enzyme, vitamin protein Zn nguyên tố kim loại chuyển tiếp quan trọng trình tổng hợp DNA RNA (Krishnan, 2008) Trong y học, người ta ứng dụng khả tạo phức 5-BSAT Zn để xác định hàm lượng kẽm thể 2.3 Giới thiệu Niken (Ni) Niken kim loại nhóm VIIIB với cấu hình electron 3d 84s2 Số oxi hóa phổ biến niken +2 Số phối trí Ni(II) 6, +6 số phối trí đặc trưng niken Trong phức chất với số phối trí +4 niken, số tạo nên với phối tử trường yếu có cấu hình tứ diện với phối tử trường mạnh có cấu hình hình vng (Sương, 2013) 2.4 Giới thiệu Coban (Co) Coban thành phần quan trọng vitamin B12 loại vitamin ngăn ngừa bệnh thiếu máu (al L N., 2018; Khoa, 2013) Co 2+ có khả tạo phức với nhiều phối tử vơ cơ, hữu có bán kính nhỏ (0.72 Å) Các phức Coban bền với axetate, sunfate, thiosunfate; bền với amoniac, oxalate, xitrate, pirophotphate; phức bền với xianua, EDTA, trietylentetramine, etylenđiamine… Co 2+ chủ yếu tạo phức tứ diện có số phối trí phức bát diện có số phối trí Phức chất tứ diện Co(II) thường có màu xanh lam, cịn phức chất bát diện thường có màu đỏ-hồng 10 5-BSAT Zn(II)-5-BSAT Ni(II)-5-BSAT Co(II)-5-BSAT proton chất phối tử bị dịch hóa học thay học proton H, tách tín hiệu thiol hóa đổi đáng kể so với vòng thơm tương tác spin chuyển vào phức phối tử cho thấy chuyển trường H với H Tín chất oxi tham gia phối mạnh, OH cắt đứt H+ hiệu xuất trí với Ni(II) trường mạnh phối trí với Co(II) proton H2 nằm vị trí ortho nhóm OH δ = 7,75 ppm, 1H, Các H cách xa tín hiệu nên ảnh hưởng proton H tách vạch diễn nhóm amin NH2 khơng đáng kể δ = 8,78 ppm, 1H, Các tín hiệu cộng singlet, tín hiệu hưởng proton proton H, tín cacbon vịng hiệu nằm trường phức chất có độ yếu có cộng chuyển hưởng nhóm học C=N với O- tạo liên kết dịch thường hóa thấp vịng phối tử thơm 26 5-BSAT Zn(II)-5-BSAT Ni(II)-5-BSAT Co(II)-5-BSAT δ = 11,67 ppm, 1H, Tín hiệu carbon Nhóm C=N gây hiệu singlet, tín hiệu nhóm C=S chuyển ứng -R làm cho độ proton H, dịch dịch chuyển hóa học vùng proton nằm trường cao trường yếu so chuyển từ phối tử vòng thơm chuyển với bình thường tự vào phức trường yếu có cộng chất hưởng NH với C=N C=S Phổ UV-Vis 3.1 Phổ UV-Vis 5-BSAT Hình 14 Phổ UV-Vis 5-BSAT 27 proton 3.2 Phổ UV-Vis Zn(II)-5-BSAT Hình 15 Phổ UV-Vis phức Zn(II)-5-BSAT 3.3 Phổ UV-Vis Ni(II)-5-BSAT Hình 16 Phổ UV-Vis phức Ni(II)-5-BSAT 3.4 Phổ UV-Vis Co(II)-5-BSAT 28 Hình 17 Phổ UV-Vis phức Co(II)-5-BSAT 3.5 So sánh phổ UV-Vis phức chất Bảng Bảng tổng hợp đỉnh hấp thụ cực đại 5-BSAT phức với kim loại 5-BSAT Đỉnh hấp thụ (λmax) (nm) 244 Zn(II)-5- Ni(II)-5- Co(II)-5- BSAT BSAT BSAT 381 378 405 Khi có mặt kim loại, đỉnh hấp thụ cực đại 5-BSAT dịch chuyển vùng khả kiến, tức 5-BSAT có khả liên kết với kim loại tạo phức chất có màu Dự đốn phức chất có màu tím (λ =380-420 nm) 29 KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu, chúng tơi rút số kết luận sau: Kết thu từ phổ FT-IR H-NMR cho thấy thuốc thử 5– bromosalicylaldehyde thiosemicarbazone (5-BSAT) có cấu trúc thion, liên kết với ion kim loại Zn2+, Ni2+ có xu hướng chuyển sang cấu trúc thiol Kết thu từ phổ UV-Vis vừa chứng minh liên kết 5-BSAT với kim loại, vừa giúp ta dự đoán màu sắc phức Đây sở kiểm chứng thực nghiệm tiến hành tổng hợp phức chất 5-BSAT với kim loại Đồng thời tiến hành so sánh khác phức 5BSAT với ion kim loại Zn 2+, Ni2+, Co2+ nhằm chia sẻ thêm thơng tin góp phần phục vụ cho nghiên cứu sau 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO al, D W (1993) Thiosemicarbazone complexes of copper ( I1 ): structural and biological studies Coordination Chemestry Reviwes, 123, 49-71 al, L N (2018) Simultaneous Spectrophotometric Determination Of Cu ( Ii ) And Co ( Ii ) Using 5-Bromosalicylaldehyde Thiosemicarbazone By Rasayan Journal of Chem., 11(2), 850-856 al, S F (2003) Spin transition with large thermal hysteresis near room temperature in water solvate of an iron(III) thisemicarbazone complexy New J.Chem., 27, 341-348 Công, N T (2009) Một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử Hồ Chí Minh: NXB ĐH Sư Phạm TPHCM Duy, L H (2016, 06) Bài giảng: Các phương pháp phổ nghiệm xác định cấu trúc hợp chất hữu Quảng Ngãi, Việt Nam Giang, P T (2013) Đề cương giảng Hóa học phức chất Phú Thọ, Việt Nam Khoa, Đ N (2013) Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc thử hoạt tính sinh học phức Co2+ với 5-bromosalicylaldehyde thiosemicarbazone ĐH Sư phạm TPHCM, Khoa Hóa, Ho Chi Minh Kiên, L C (2006) Hóa học phức chất Hà Nội, Việt Nam: NXB ĐH quốc gia Hà Nội Krishnan, S (2008) Transition metal complexes of some bis(thiosemicarbazones) derived from 2,6-diacetylpyridine and N4-substitutedthiosemicarbazides: Synthesis, spectral and structural studíe Cocidin University of Scince and Technology, Department of Applied Chemistry Kochi, India: Cocidin University of Scince and Technology Nguyễn Hữu Đình, T T (1999) Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử NXB giáo dục Nguyễn Thị Phương Chi, N V (2007, 05) Nghiên cứu tổng hợp hoạt tính sinh học số phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử 4Nphenylthiosemicarbazone isatin Tạp chí Dược học, 373, pp 25-27 Ramanjaneyulu, G e (2008) Direct and Derivative Spectrophotometric Determination of Copper ( II ) with 5-Bromosalicylaldehyde Thiosemicarbazone The Open Analytical Chemistry Journal, 2, 78-82 Sương, N L (2013) Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc thử hoạt tính sinh học phức ion Ni, Cd với thuốc thử 5-Bromosalycyladehyde Thiosemicarbazone Hồ Chí Minh: trường ĐH Sư Phạm TPHCM 31 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1H NMR 5-BSAT 32 Phụ lục 2: Phổ 13C NMR 5-BSAT 33 Phụ lục 3: Phổ 1H NMR Zn(II) 5-BSAT 34 Phụ lục 4: Phổ 13C NMR Zn(II) 5-BSAT 35 Phụ lục 5: Phổ 1H NMR Co(II) 5-BSAT 36 37 Phụ lục 6: Phổ 13C NMR Co(II) 5-BSAT 38 39 Phụ lục 7: Phổ 1H NMR Ni(II) 5-BSAT Phụ lục 8: Phổ 13C NMR Ni(II) 5-BSAT 40 ... Trang, khoa Khoa Học Cơ Bản trang bị kiến thức cần thiết cho chúng em môn “PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC” Chúng em chân thành cám ơn thầy PGS.TS Lê Văn Tán truyền đạt kiến thức chuyên môn “PHƯƠNG... kiến thức chuyên môn “PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC”, chúng em trân trọng cám ơn hướng dẫn tận tình thầy trình chúng em thực hành trình bày báo cáo nghiên cứu hồn chỉnh Trong q trình thực... Co(II) thường có màu xanh lam, cịn phức chất bát diện thường có màu đỏ-hồng 10 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu Dưới hướng dẫn PGS.TS Lê Văn Tán hỗ trợ phần mềm ChemOffice, cụ thể ChemBioDrawUltra