Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc các phức chất của ni (ii) với thiosemicacbazon xitronellal và alanin

mở đầu Hóa học đóng vai trò quan trọng phát triển khoa học đại có nhiều ứng dụng đời sống Trong hóa học phức chất vấn đề đ-ợc nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu, đặc biệt lĩnh vực hóa sinh, hóa d-ợc Trong năm gần nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu tạo phức kim loại chuyển tiếp nh- Cu, Ni, Mo, Fe, Cr… víi phèi tư thiosemicacbazit vµ thiosemicacbazon Các phối tử có hoạt tính sinh học mạnh, chúng có khả kháng khuẩn, kháng nấm, tác dụng ức chế phát triển tế bào ung th- Các phức chất kim loại với axit amin từ lâu đà đ-ợc quan tâm nghiên cứu chúng đ-a lại ứng dụng sống Việc nghiên cứu tìm phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử hữu có hoạt tính sinh học nh- nhóm chất thiosemicacbazon, axit amin ứng dụng chúng vấn đề quan tâm hóa sinh vô Từ lý chọn đề tài luận văn cao học Tổng hợp, nghiên cứu cấu tróc c¸c phøc chÊt cđa Ni (II) víi thiosemicacbazon xitronellal alanin Ch-ơng 1: Tổng quan 1.1 Thiosemicacbazit thiosemicacbazon 1.1.1.Tính chất Thiosemicacbazit chất kết tinh màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 181 1800C có công thức cấu tạo: Trong nguyên tử S N (1), N (2), N(3), C hầu nh- nằm mặt phẳng có chuyển hóa proton từ N (2) sang S theo ph-ơng trình (*) {6} Thiosemicacbazit phối tử có tính bazơ, pH cao, tồn cân tautome Thiosemicacbazit có khả ng-ng tụ với hợp chất cacbonyl để tạo thiosemicacbazon: Phản ứng ng-ng tụ xảy đối víi nhãm NH2 hidrazin cđa Thiosemicacbazit,ph¶n øng x¶y dƠ dàng dùng để phát xác định hợp chất cacbonyl th-ờng đ-ợc thùc hiƯn m«i tr-êng etanol - n-íc cã axit axetic làm xúc tác Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazit qua hai giai đoạn nhsau: OH H2N C NH NH2 + R1 C S R1 O C NH NH C R R OH R1 C NH2 S NH NH C R NH2 R1 C N NH NH2 S R S + H2O C Giai đoạn 1: Cộng nucleofin có axit làm xúc tác R1 C + O H2N NH R O R1 O chËm C NH2 R1 + C NH2 NH C S R S NH2 HO - nhanh + C NH2 NH C R1 NH2 NH NH C R S R C NH2 S Giai đoạn 2: HO R1 C NH NH R H2O R1 H2O +H+ C NH2 R1 + C NH NH C R S NH2 S + C NH NH R C NH2 -H2O R S + C NH NH C NH2 S R1 -H+ R + C R1 NH NH C R NH2 S C R1 N NH C S NH2 Nh- vậy, có mặt axit môi tr-ờng làm cho tốc độ phản ứng tăng lên Tuy nhiên, tăng nồng độ axit đến mức thiosemicacbazit bị proton hóa theo ph-ơng trình (2) làm giảm hiệu suất phản ứng Sự biến thiên nồng độ chất phản ứng theo pH giai đoạn (1) biễu diễn Hình 1: Sự biến thiên nồng độ chất phản ứng theo pH Với đa dạng tính chất phong phú số l-ợng hợp chất cacbonyl tổng hợp nhiều hiosemicacbazon khác 1.1.2 Khả tạo phức Thiosemicacbazit thiosemicacbazon có khả phối trí với nhiều kim loại Trong phức chất, thiosemicacbazit phối tử hai phối trí qua nguyên tử S N nhóm hidrazin Trong trình tạo phức phân tử thiosemicacbazit chuyển từ dạng trans sang cis ®ång thêi x¶y sù di chun hidro cđa nhãm imin sang nguyên tử S Nguyên tử H bị thay kim loại nên tạo thành hợp chất nội phức theo sơ đồ: N NH2 C S H2N N S C M H2N NH2 Mét sè thiosemicacbazon phức chất đà đ-ợc tác giả tổng hợp nh- sau: - Trịnh Ngọc Châu [4] đà tổng hợp H2thsa, H2this, H2thac, phức chất cđa chóng víi Cu2+, Co2+, Co2+, Ni2+ Trong c¸c phøc chất H2thsa, H2this, H2thac, phối tử càng, chúng có xu h-ớng thể dung l-ợng phối trí cực đại Liên kết phối trí đ-ợc thực qua nguyên tử S, N nhóm hidrazin oxi nhóm OH hợp chất cacbonyl Khi tham gia tạo phức, thiosemicacbazon phối tử trung hòa phối tử mang hai điện tích âm t-ơng ứng với dạng thion thiol hợp chất Khi phối tử điện tích âm H2thsa, H2this, dạng thiol H2thac dạng thion - D-ơng Tuấn Quang [18] đà tổng hợp phức Pt(II) với thiosemicacbazon Hthfu, H4phthu, H24phthis, H24phthsa, Hthbe, H4phthbe, H2thdi, H24phthdi Trong ®ã, H24phthis, H24phthsa cịng thể phối tử nh- H2thsa, H2this.Còn Hthfu, H4phthfu, Hthbe, H4phthbe, H2thdi ,H24phthdi ®Ịu thĨ hiƯn phối tử giống nh- thiosemicacbazit Các phức tạo phức vuông phẳng - Gần nhiều công trình [33,34] lại sâu vào nghiên cứu phức tổng hợp từ thiosemicacbazon andehit xeton thiên nhiên nhxitronellal, citral, octenal, hay octanal Các thiosemicacbazon nµy cịng thĨ hiƯn lµ phèi tư cµng vµ phức chất đ-ợc quan tâm nhiều phức vuông phẳng cđa chóng víi Ni(II) vµ Cu(II) Nãi chung, cịng gièng nh- thiosemicacbazit, thiosemicacbazon có khuynh h-ớng thể hiên dung l-ợng phối trí cực đại Trong số tr-ờng hợp khó khăn hóa lập thể hay nguyên nhân khác, thiosemicacbazon thể phối tử càng, chẳng hạn phức hỗn hợp dioximin, Co(III), {CoX(DH)2L} {CoX(DH)2L2}X (L thiosemicacbazon salixilandehit), số phối trí cực đại th-ờng 2,3 tùy thuộc vào số l-ợng nhóm tạo vòng phân tử thiosemicacbazon Các thiosemicacbazon axeton, xiclohexanon, benzandehit nhóm tạo vòng phần hợp chất cacbonyl, th-ờng thể nh- phối tử hai giống thiosemicacbazit Các dẫn xuất thiosemicacbazit với andehit salisilic, điaxetylmonoxim, axit benzoyl fomic, 8-quinolin andehit, axit piruvic, andehit antranilic… lµ phối tử Trong tất phức chất đà đ-ợc nghiên cứu công trình tr-ớc, phối tử có cấu tạo gần nh- phẳng Do phức vuông phẳng, l-ỡng chóp tam giác, chóp vuông chúng chiếm vị trí phối trí mặt phẳng, phức bát diện, hai phân tử nằm hai mặt phẳng vuông góc với Trong công trình {31,32,34} tác giả đà xác định công thức phức chất thiosemicacbazon salixilandehit với số kim loại chuyển tiếp ph-ơng pháp phổ hấp thụ electron phổ hồng ngoại Ví dụ: 2+ NH2 C S O NH H A N O Ni HC CH Ni S N HC N N S O C HN C NH2 NH2 Phøc b¸t diƯn Ni (H2thsa)2 (NO3)2 Phức vuông phẳng Ni (thsa) A (A=H2O, NH3, Py, C6H5NH2) Các thiosemicacbazon bốn th-ờng đ-ợc điều chế cách ng-ng tụ hai phân tử thiosemicacbazit với phân tử đicacbonyl S R C O R' C O + H2N NH C R C N R' C N NH - CS - NH2 NH2 NH - CS - NH2 Các phân tử có nguyên tử cho N, N, S, S th-ờng có cấu tạo phẳng, chúng chiếm vị trí phối trí mặt phẳng xích đạo Phức chất đ-ợc tổng hợp thiosemicacbazon phối tử th-ờng dùng ph-ơng pháp tổng hợp khuôn Đây phản ứng có vai trò quan trọng trình sinh hóa Thiosemicacbazit thiosemicacbazon chất có khả tạo nhiều phức chất, với nhiều øng dơng c¸c lÜnh vùc kh¸c nh- xóc tác, phân tích (để tách nh- để xác định hàm l-ợng kim loai), y học 1.1.3 Hoạt tính sinh häc cđa thiosemicacbazit, thiosemicacbazon vµ phøc chÊt cđa chóng Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon phức chất chúng chất có cấu tạo đa dạng mang nhiều tính chất quý báu đ-ợc sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, lĩnh vực đ-ợc quan tam nhiều ứng dụng chúng vào y học Năm 1946, Domak phát khả kháng vi trùng lao dẫn xuất thiosemicacbazon benzandehit, năm 1950 Hamre phát cho chuột uống dẫn xuất có khả chống đ-ợc gây bệnh neurovaccinial Đây nghiên cứu hoạt tính chống virus hợp chất thiosemicacbazon Kể từ ngày có nhiều công trình công bố liên quan đến hợp chất này{18,28} Các nhà khoa học ấn Độ đà thử lâm sàng dÉn xuÊt thiosemicacbazon N- metyl isatin-  (methisazon), nghiªn cøu đ-ợc xem nh- chứng hoạt tính chống vi rút hữu hiệu thiosemicacbazon thể ng-ời {6} Có thiosemicacbazon đà đ-ợc dùng làm thuốc Chẳng hạn, thiosemicacbazon p-axetaminobenzandehit (thiacetazon-TB1) đ-ợc dùng làm thuốc chữa bệnh lao, TB1 số thuốc hiệu nghiệm bệnh H3C C HN C H N C NH2 S S Bên cạnh thiosemicacbazon 4- etylsunfobenzandehit, piridin-3 piridin-4andehit đ-ợc dùng nhiều y học để chữa bệnh lao Thiosemicacbazon isatin đ-ợc dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa làm thuốc sát trùng, thiosemicacbazon quinon monoguanyl hidrazon có khả diệt khuẩn gram d-ơng {6} H2N C H N N NH NH C S NH2 Bên cạnh tác dụng bệnh lao, nhiều thiosemicacbazon có tác dụng đặc biệt trình chữa bệnh viêm nhiễm {35,36,37} Để nghiên cứu chế kháng khuẩn thiosemicacbazon, nhiều tác giả đà tiến hành thí nghiệm khác Domagk cộng ông so sánh khả kháng khuẩn thiosemicacbazon với thiosemicacbazit thấy khả kháng khuẩn thiosemicacbazit yếu Từ ông cho khả kháng khuẩn thiosemicacbazon toàn phân tử thành phần phân tử thủy phân sinh ra, thực tế thiosemicacbazon bền Kaufman đà xử lý chất độc vi trùng tiết thiosemicacbazon thấy vi trùng không khả gây bệnh Từ ông kết luận tác dụng chữa bệnh thiosemicacbazon chúng diệt vi trùng mà trung hòa độc tố vi trùng tiết Chính mà tác dụng kháng khuẩn thể sống (invivo) thiosemicacbazon lớn hàng vạn lần ống nghiệm (invitro)[6] Các phức chất thiosemicacbazit với muối clorua mangan, niken,coban đặc biệt kẽm đ-ợc dùng làm thuốc chống th-ơng hàn, kiết lị, bệnh đ-ờng ruột diệt nấm{6} Thiosemicarbazon cđa 2- axetyl piridin vµ mét sè phøc kim loại chúng đà đ-ợc nghiên cứu Các tác giả thấy chúng có khả kháng sốt rét, kháng khuẩn, kháng vi rút [31] Hoạt tính sinh học 4- phenylthiosemicacbazon 2- axetyl pirdin (Ac4Ptsc) cịng nh- cđa c¸c phức chất tạo thành từ phối tử với số kim loại chuyển tiếp đà đ-ợc ông cộng nghiên cứu Kết cho thấy chúng có khả ức chế phát triển vi khuẩn nồng độ thấp Trong phức Cu(II) thể hoạt tính mạnh nhất,có khả kháng Proteus, Klebsiella-Enterobacter, Salmonella typhi, S.aureus, Shigella, Pseudomonas Còn phức Ni(II) hầu hết loại vi khuẩn bị ức chế nh- Phức Hg(II) nói chung có hoạt tính mạnh phức Zn(II) cd(II) Nồng độ ức chế (MIC) phức đà đ-ợc xác định Giá trị MIC Cu(Ac-4Ptsc)2, Cu(Ac-4Ptsc)2 (OAc)2 , Zn(Ac4Ptsc)(NO3)2, Hg(Ac-4Ptsc)2I khuẩn Shigella 3.91 g/ml Sự thay đổi đ-ợc tác giả giải thích có khác kim loại dẫn đến thay đổi cấu hình không gian phối tử liên kết tĩnh điện chúng Ngoài ra, đóng góp vào thay đổi anion gây ra, phức 4- phenylthiosemicacbazon 2- axetyl pirdin với loại kim loại khác nhau, thành phần chúng có clo hoạt tính đ-ợc nhận thấy mạnh Trong công trình [35,36], Martelli đà công bố kết việc tổng hợp 4-metylthiosemicacbazon 2- axetyl pirdin(Ac-4Mtsc) Metyl thiosemicacbazon 2- axetyl pirdin(Ac-Mtsc) phức chất chúng Hai phối tử có khả chống lại nhiều loại nấm khác Hoạt tính tăng chúng tạo phức với ion kim loại nh- kẽm, niken, đồng Chẳng hạn, Ac-4Mtsc có nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) Aspergillus Fumigatus 600 g/ml., MIC cđa Ac- 2Mtsc lµ 800  g/ml ®ã cđa Cu(Ac-2Mtsc)SO4 lµ 300  g/ml Phøc ®ång cã hoạt tính mạnh đến phức niken yếu phức kẽm Các phức chất có khả chống lại tác nhân gây bệnh có khả lây lan lớn vùng nhiệt đới Các phối tử Ac-4Mtsc phức kim loại chúng đ-ợc thử hoạt tính kháng khuẩn Các tác giả nhận thấy đa số phức chất thể hoạt tính mạnh so với phối tử t-ơng ứng, điều thấy rõ qua bảng 1.1 10 Phổ khối l-ợng thiosemicacbazon xitronellal Phổ hồng ngoại thiosemicacbazon xitronellal Phỉ khèi l-ỵng cđa Ni(II) víi Hthcitr Phỉ hồng ngoại Ni(II) với Hthcitr Phổ khối l-ợng Ni(II) víi alanin Phổ IR phối tử alanin Phỉ hồng ngoại Ni(II) với alanin Phổ khối l-ợng Ni(II) với Alanin Thiosemicacbazonxitronella Phổ hồng ngoại Ni(II) với Hthcitr alanin Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn xin cảm ơn biết ơn sâu sắc tới: - Tiến sĩ Phan Thị Hồng Tuyết đà giao đề tài, đạo, h-ớng dẫn tận tình quan tâm giúp đỡ trình thực hoàn thành luận văn - Tiến sĩ Nguyễn Hoa Du chuyên ngành hóa vô - khoa Hóa - tr-ờng Đại học Vinh đà góp ý cho nhiều ý kiến quý báu trình làm luận văn - Các thầy giáo, cô giáo khoa Hóa - Tr-ờng Đại học Vinh, thầy cô giáo môn hoa vô cơ, thầy cô phụ trách phòng thí nghiêm - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, phòng thí nghiệm trung tâm kiểm định an toàn thực phẩm môi tr-ờng Tr-ờng Đại học Vinh đà giúp đỡ đo đạc tính chất mẫu - Các thầy giáo khoa Sau Đại học, bạn bè, đồng nghiệp ng-ời thân đà động viên, tạo điều kiện cho hoàn thành đề tài Học viên Nguyễn Thị Huyền Mục lục Trang mở đầu Ch-¬ng 1: Tỉng quan 1.1 Thiosemicacbazit vµ thiosemicacbazon 1.1.1.TÝnh chÊt 1.1.2 Khả tạo phức 1.1.3 Hoạt tính sinh học thiosemicacbazit, thiosemicacbazon phức chÊt cđa chóng 1.2 Amino axit vµ L-alanin 13 1.2.1 Amino axit 13 1.2.2 L- Alanin 16 1.3 Niken, hợp chất khả tạo phức 21 Ch-ơng 2: Ph-ơng pháp nghiên cứu kỹ thuật thực nghiệm 23 2.1 Ph-ơng pháp phổ khối l-ợng 23 2.2 Ph-ơng pháp phổ hång ngo¹i 25 2.3 Ph-ơng pháp phổ hấp thụ electron 29 2.3.1 C¸c kiĨu chun møc electron ph©n tư phøc chÊt 29 2.3.2 Phỉ hÊp thơ electron cđa c¸c phøc chÊt Ni(II) 31 2.4 Ph-ơng pháp xác định hàm l-ợng kim loại 32 2.5 Kü thuËt thùc nghiÖm 34 Ch-¬ng 3: Thùc nghiƯm, kết thảo luận 35 A Thực nghiÖm 35 3.1 Chuẩn bị hóa chất, dụng cụ, máy móc dung dịch thí nghiệm 35 3.1.1 Hóa chÊt 35 3.1.2 Máy móc dụng cụ 35 3.1.3 Dung dÞch thÝ nghiÖm 35 3.2 Tổng hợp thiosemicacbazon xitronellal phức chất 36 3.2.1 Thiosemicacbazon xitronellal 36 3.2.2 Tỉng hỵp phøc Ni(II) víi thiosemicacbazon xitronellal 37 3.2.3 Tỉng hỵp phøc Ni(II) víi alanin 37 3.2.4 Tổng hợp chất Ni(II) với thiosemicacbazon xitronellal alanin 37 B kết thảo luận 38 3.3.1 Thiosemicacbazon xitronellal 38 3.3.2 Phøc cđa Ni(II) víi Hthcitr 41 3.3.3 Phøc cđa Ni(II) víi alanin 45 3.3.4 Phøc Ni(II) víi Alanin vµ Thiosemicacbazon xitronellal 51 KÕt ln 57 Tài liệu tham khảo 58 Danh mục hình Hình 1: Sự biến thiên nồng độ chất phản ứng theo pH Hình 2: Giản đồ orgel mô tả tách số hạng Hình 3: Phổ khối l-ợng thiosemicarbazon xitronellal Hình 4: Phổ hồng ngoại thiosemicarbazon xitronellal H×nh 5: Phỉ hÊp thơ electron cđa thiosemicarbazon xitronellal Hình 6: Phổ khối l-ợng Ni(II) với Hthcitr Hình 7: Phổ hồng ngoại Ni(II) với Hthcitr Hình 8: Phỉ hÊp thơ electron cđa Ni(II) Hthcitr H×nh 9: Phỉ khối l-ợng Ni(II) với alanin Hình 10: Phổ hồng ngoại alanin Hình 11: Phổ hồng ngoại Ni(II) víi alanin H×nh 12: Phỉ hÊp thơ electron cđa alanin H×nh 13: Phỉ hÊp thơ electron cđa Ni (II) víi alanin Hình14: Phổ khối l-ợng Ni(II) với Hthcitr alanin Hình 15: Phổ hồng ngoại Ni(II) với Hthcitr alanin Hình 16: Phổ hấp thụ electron Ni (II)với Hthcitr alanin Danh mục bảng Bảng 1: Hoạt tính kháng khuẩn Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc phức chất chúng Bảng 2: hoạt tính kháng vi sinh vËt cđa thiosemicarbazon vµ phøc chÊt cđa Pt cđa chóng Bảng 3: Giá trị pI số -Amino axit Bảng 4: Một số đặc tr-ng quang phổ hồng ngoại L-alanin Bảng 5: Số khối tỉ lệ thiên nhiên số nguyên tố Bảng 6: Kết phân tích hàm l-ợng kim loại phức Ni(II) với Hthcitr Bảng 7: Tần số dải hấp thụ đặc tr-ng phức Ni(II) với Hthcitr Bảng 8: Kết phân tích hàm l-ợng kim loại phức Ni(II) với alanin Bảng 9: Tần số dải hấp thụ đặc tr-ng phức Ni(II) với alanin Bảng 10: Kết phổ hấp thụ electron đặc tr-ng Alanin Ni (II) với Alanin Bảng 11: Kết phân tích hàm l-ợng kim loại phức Ni(II) với Hthcitr alanin Bảng 12:Tần số dải hấp thụ đặc tr-ng phức Ni(II) với Hthicitr alanin Các ký hiệu luận văn Hthcitr: thiosemicacbazonxitronellal Hala : Alanin ... n-ớc cất, cho vào bình hút ẩm P2O5 để làm khô 3.2.4 Tổng hợp chất Ni( II) với thiosemicacbazon xitronellal alanin - Cân 0,262g NiSO4.6H2O; 0,089g alanin; 0,227g thiosemicacbazon xitronellal 37... cđa Ni( II) víi alanin 3.3.3.1 Phỉ khối l-ợng Hình 9.Phổ khối l-ợng Ni( II) với alanin Phỉ khèi l-ỵng cđa phøc chÊt Ni( II) xt hiƯn pic phân tử [MH] + với m/z=235 t-ơng ứng với công thức phân tử [Ni( Ala)2]... gần Vì so sánh phổ IR phức chất Ni( II) với alanin quy gán dải hấp thụ đặc tr-ng bảng sau: Bảng 9: Tần số dải hấp thụ đặc tr-ng phức Ni( II) với alanin (cm-1) Hỵp chÊt HAla Ni( Ala)2 CH NH2 NH3+