Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các phức chất được ghi trên máy Bruker AVANCE 500 MHz tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, chất chuẩn là TMS. Phổ 1H NMR của các phức chất được trình bày ở hình 9 ÷ 17. Phổ NOESY của phức chất P5 được trình bày ở hình 18. Kết quả quy kết tín hiệu proton trên phổ 1H NMR của các chất được liệt kê ở các bảng 3.6 ÷ 3.7.
2.8.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
Nhiễu xạ tia X của phức chất P1 được đo tại Đại học Khoa học tự nhiên, phức chất P3, P4, P7 được đo trên máy Bruker SMART6000 ở 100K tại Đại học Lueven, Vương quốc Bỉ.
Các phương pháp sử dụng để xác định thành phần và cấu trúc các phức chất nghiên cứu được chúng tôi liệt kê ở bảng 2.1. Phức chất P1 đã được tác giả [1] xác định cấu trúc bằng phổ IR và 1H MNR. Trong luận văn này, chúng tôi đã tổng hợp lại phức chất P1 và xác định cấu trúc của nó bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Tuy nhiên, để nghiên cứu một cách có hệ thống chúng tôi vẫn thống kê lại số liệu để tiện so sánh.
Bảng 2.1. Các phương pháp sử dụng để xác định cấu trúc phức chất nghiên cứu
IR 1H NMR NOESY Nhiễu xạ tia X
đơn tinh thể Đo độ dẫn điện [PtCl(Meteug-1H)(Bpy)] (P1) - - - [PtCl(Meteug-1H)(4-MeBpy)] (P2) - - - [PtCl(Eteug-1H)(4-MeBpy)] (P3) - - [PtCl(Meteug-1H)(6-MeBpy)] (P4) - - [PtCl(Eteug-1H)(6-MeBpy)] (P5) - - [PtCl(Meteug-1H)(O1)] (P6) - - - [PtCl(Eteug-1H)(O1)] (P7) - - [PtCl(Eteug-1H)(4-BrBpy)] (P8) - - - cis-[PtCl(Eteug-1H)(DMSO)] (P9) - - - P10 - - -
Chú thích: () có đo phổ, (-) không đo phổ.
2.8. THĂM DÒ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT PHỨC CHẤT
Sau khi tổng hợp và xác định cấu trúc của các phức chất, chúng tôi đã thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của của phức chất P3 tại Phòng Hóa sinh ứng dụng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Đối tượng thử là 2 dòng tế bào ung thư: ung thư biểu mô (KB) và ung thư phổi (Lu). Từ kết quả nuôi cấy, tính giá trị CS (khả năng sống sót của tế bào). Các mẫu có biểu hiện hoạt tính (CS < 50%) sẽ được chọn để tính giá trị IC50.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phương pháp Phức chất
3.1. TỔNG HỢP CÁC PHỨC CHẤT ĐẦU
3.1.1. Tổng hợp Zeise, các Ankeug và K[PtCl3(Ankeug)]
Muối Zeise được tổng hợp theo các bước được mô tả trong tài liệu [21]. Phức chất K[PtCl3(Ankeug)] được chúng tôi tổng hợp theo phương pháp mô tả trong tài liệu [1] bằng phương trình phản ứng:
K[PtCl3(C2H4)] + Ankeug → K[PtCl3(Ankeug)]
3.1.2. Tổng hợp phức chất khép vòng hai nhân chứa Meteug và Eteug
Phức chất [PtCl(Meteug-1H)]2 (N1) và [PtCl(Eteug-1H)]2 (N2) có cấu tạo đặc biệt, vừa có sự khép vòng của Meteug và Eteug, lại vừa là phức chất hai nhân với cầu nối là clo. Phức chất này được hình thành khi cho phức chất mono tương ứng tương tác với dung môi axeton : nước theo sơ đồ:
Pt Cl Cl H3CO OCH2COOR Pt OCH3 ROOCH2CO Pt Cl Cl H3CO OCH2COOR Cl (CH3)2CO - H2O - R = -CH3 (N1), -C2H5 (N2)
Phức chất N1 (N2) được chúng tôi tổng hợp từ M1 (M2) theo phương pháp mô tả ở tài liệu [1]. Kết quả thực nghiệm của tác giả cho thấy hiệu suất tổng hợp N2 khá ổn định và cao nhất là 55% còn với N1 hiệu suất chỉ đạt 35%, do vậy chúng tôi thay đổi điều kiện và cách thu sản phẩm nhằm nâng cao hiệu suất tổng hợp.
So với M2, phức chất M1 kém tan hơn trong hỗn hợp dung môi axeton : nước, do đó thể tích dung môi cần hòa tan 1 mmol M1 lớn hơn M2. Dung dịch M2 bị vẩn đục sau 2 ÷ 3 giờ ở nhiệt độ phòng, còn dung dịch M1 thì hầu như không thay đổi. Sau 8 giờ vẫn không thấy tách ra chất rắn. Do N1 tan trong clorofom còn M1 không tan nên chúng tôi đã sử dụng clorofom để chiết thu N1. Sau khi thu được dung dịch và bay hơi hết dung môi thu được chất rắn màu xám.
Một điểm đáng chú ý là khi rửa chất rắn này chúng tôi nhận thấy phần chất rắn tan đáng kể trong axeton nên sản phẩm cuối cùng thu được với hiệu suất thấp
chỉ đạt 25 ÷ 30% N1 và 40 ÷ 43% N2. Theo tác giả [4], khi cho phần nước rửa của quá trình tổng hợp phức chất [PtCl(Eug-1H)]2 tương tác với 2-metylquinolin, tác giả thu được sản phẩm có cấu trúc tương tự như sản phẩm phản ứng giữa 2- metylquinolin với phức chất hai nhân này. Dựa vào cơ chế tạo thành hai nhân mà tác giả [mai] đề nghị, chúng tôi cho rằng, phần nước rửa của phản ứng tổng hợp hai nhân từ mono olefin sẽ chứa các sản phẩm trung gian mà Ankeug đã khép vòng với Pt(II) qua C = Callyl và C5 của vòng benzen. Khi cho bay hơi axeton trong phần nước rửa, chúng tôi thu được chất rắn có màu xám. Một điểm thú vị là khi rửa lại phần chất rắn này bằng axeton chúng tôi thu được một lượng đáng kể phức chất N1 (N2). Hiệu suất của cả quá trình tăng lên, đạt 65 ÷ 70%.
Qua quá trình nghiên cứu cho thấy, điều kiện thích hợp để tổng hợp phức chất N1 (N2) là:
- Dung môi: axeton : nước = 1:8 - Nhiệt độ phản ứng: 40oC
- Thời gian phản ứng: 10 giờ
- Thu sản phẩm: chiết, bay hơi dung dịch nước rửa - Hiệu suất 65 ÷ 70%
3.2. TỔNG HỢP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT DẠNG [PtCl(Ankeug-1H)(RBpy)] MỘT SỐ PHỨC CHẤT DẠNG [PtCl(Ankeug-1H)(RBpy)]
3.2.1. Nghiên cứu phản ứng của N1 (N2) với một số dẫn xuất của bipyridin
Để làm sáng tỏ cấu trúc của phức chất P1 cũng như tìm hiểu khả năng tạo phức của Pt(II) với phối tử họ bipyridin trong phức chất chứa Ankeug khép vòng một cách hệ thống, chúng tôi nghiên cứu tương tác của N1 (N2) với các dẫn xuất của bipyridin có cấu tạo như trong hình 3.1.
N N 12 13 14 15 16 17 18 19 Bpy 20 21 17 22a 21 N N 12 13 15 16 18 19 CH3 H3C 20 4-MeBpy 22b 22a 21 12 19 22b N N 13 14 15 16 17 18 CH3 H3C 20 6-MeBpy 17 20 21 N N 12 13 15 16 18 19 Br 4-BrBpy 14 21 20 N N 12 13 14 15 16 17 18 19 O O1
Hình 3.1. Công thức cấu tạo của các phối tử (* số chỉ vị trí để quy kết 1H NMR)
4-MeBpy và 6-MeBpy, 4-BrBpy đều là các phối tử có khả năng tạo phức qua cả hai nguyên tử N tương tự như Bpy. Khi cho các amin này tương tác với N1 (N2) (tỉ lệ mol hai nhân : amin là 1:2), chúng tôi dự đoán sản phẩm thu được có thể có cấu trúc như trong hình 3.2. OCH2COOR H3CO Pt N N Cl OCH2COOR H3CO Pt N N OCH2COOR H3CO Pt N N Cl OH2 Cl + + - - (a) (b) (c)
N N : 4-BrBpy, 4-MeBpy, 6-MeBpy
Hình 3.2. Một số cấu trúc dự kiến của các phức chất P1 ÷ P5 và P8
Cấu trúc (a) được chúng tôi dự kiến dựa trên phân tích của tác giả [1]. Tuy nhiên chúng tôi cho rằng các phối tử họ bipyridin có khả năng phối trí mạnh và sự tạo thành phức chelat bền nên các amin này sẽ phối trí khép vòng qua cả hai nguyên tử N theo kiểu cấu trúc (b) hoặc (c).
Phối tử O1 có thể phối trí với Pt(II) theo nhiều cách khác nhau như khép vòng với Pt(II) qua nguyên tử N và O, qua một nguyên tử N hoặc O, đồng thời các trung tâm phối trí này có thể ở các vị trí cis hoặc trans so với nhánh allyl.
Để tổng hợp các phức chất P2 ÷ P8, chúng tôi đã tìm hiểu sự ảnh hưởng của các yếu tố tỉ lệ mol, dung môi, nhiệt độ, thao tác tiến hành và nhận thấy:
* Ảnh hưởng của dung môi
Phức chất N1 (N2) tan tốt trong clorofom, rất ít tan trong axeton, etanol, sản phẩm thu được thường tan trong cả dung môi phân cực và kém phân cực. Do vậy chúng tôi tiến hành phản ứng theo phương pháp dị thể trong dung môi axeton, etanol hoặc hỗn hợp dung môi axeton : etanol với tỉ lệ 1:1 về thể tích nhằm hạn chế trường hợp hai nhân có thể lẫn trong sản phẩm. Sau khi cho dung dịch chứa amin vào N1 (N2), hỗn hợp phản ứng nhanh chóng đồng nhất, chúng tôi lọc thu lấy dung dịch sạch. Để thu được sản phẩm, chúng tôi thường sử dụng hai cách. Cách thứ nhất là tiếp tục khuấy dung dịch cho đến khi sản phẩm tách ra, lọc thu sản phẩm và rửa bằng dung môi thích hợp. Tuy nhiên theo cách này sản phẩm thu được thường ở dạng bột (độ sạch kém tin cậy hơn so với dạng tinh thể). Cách thứ hai là bay hơi chậm dung dịch phản ứng ở nhiệt độ thích hợp. Các sản phẩm thu được đều có dạng tinh thể nhỏ và có độ sạch khá tin cậy. Trong các phức chất P2 ÷ P8, chúng tôi đều lựa chọn theo cách thu sản phẩm thứ hai.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ
Phức chất hai nhân và amin đều bền ở nhiệt độ dưới 600C. Theo lý thuyết, khi tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng sẽ tăng, tuy nhiên khi thực hiện ở nhiệt độ cao, các dung môi hữu cơ thường dễ bay hơi. Mặt khác, qua quan sát hiện tượng phản ứng chúng tôi thấy, phản ứng xảy ra nhanh ở nhiệt độ thường. Vì vậy chúng tôi chỉ tiến hành các thí nghiệm ở nhiệt độ phòng.
* Ảnh hưởng của tỉ lệ mol, thời gian
Các amin chúng tôi sử dụng đều ở dạng rắn và bền ở nhiệt độ phòng. Mặt khác, các sản phẩm thu được có tính tan tương đối giống phối tử nên khó khăn cho việc loại bỏ phối tử. Vì vậy chúng tôi lựa chọn tỉ lệ hai nhân : amin là 1 : 2 theo đúng hệ số tỉ lượng ở phương trình 2. Các phản ứng đều diễn ra rất nhanh, hiện tượng rõ ràng nên chúng tôi chỉ khuấy thêm 30 phút để phản ứng diễn ra hoàn toàn.
Bảng 3.1. Điều kiện phản ứng và hiện tượng các thí nghiệm nghiên cứu tương tác của N1 (N2) với dẫn xuất của bipyridin
Phức chất
Tỉ lệ mol N1(N2) : amin
Nhiệt độ
(oC) Dung môi phản ứng Thao tác
Hiệu suất P1
1 : 2 20 ÷ 250C
axeton : etanol (1:1) Cho nhanh dung dịch phối tử vào N1 (N2). Sau khi hỗn hợp đồng nhất, lọc dung dịch sạch, bay hơi chậm dung dịch ở nhiệt độ phòng 85 P2 etanol 83 P3 etanol 87 P4 axeton 85 P5 axeton 86 P6 axeton : etanol (1:1) 83 P7 axeton : etanol (1:1) 85 P8 axeton 86
Khó khăn lớn nhất trong quá trình thực nghiệm là việc tìm điều kiện thích hợp để nuôi đơn tinh thể của các phức chất phù hợp cho việc nghiên cứu nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Trong số 8 phức chất chứa Bpy và dẫn xuất, chúng tôi đã nuôi được 4 đơn tinh thể phù hợp của 4 phức chất P1, P3, P4 và P7 đại điện cho 4 phối tử. Để có được đơn tinh thể của 4 phức chất này, chúng tôi đã thay đổi nhiều phương pháp và điều kiện nuôi khác nhau. Điều kiện thích hợp để nuôi đơn tinh thể của các phức chất P1, P3, P4 và P7 được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Điều kiện nuôi đơn tinh thể các phức chất P1, P3, P4,P7
Phức chất Phương pháp Dung môi nuôi tinh thể Nhiệt độ Thời gian Hình dạng
P1 Bay hơi chậm dung môi etanol : axeton (1:1) 0 – 50C 24 giờ Khối
P3 Khuếch tán hơi dung môi metanol : clorofom (1:2) 20 – 250C 48 giờ Khối
P4 Bay hơi chậm dung môi propan-2-ol : axeton (1:1) 20 – 250C 24 giờ Khối
P7 Bay hơi chậm dung môi etanol : axeton (1: 1) 20 – 250C 24 giờ Bản mỏng
Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc vào độ tan của các phức chất và tốc độ bay hơi của dung môi. Phức chất P7 tan trong axeton và ít tan trong etanol nên chúng tôi lựa chọn dung môi nuôi đơn tinh thể là axeton : etanol tỉ lệ 1:1 về thể tích. Dung dịch chứa trong cốc thủy tinh có đáy rộng, thành cao, được đậy chặt và để ở nhiệt độ phòng (20 ÷ 250C). Sau 24 giờ, thấy xuất hiện tinh thể bản mỏng dưới đáy cốc.
Đối với phức chất P4, trong quá trình bay hơi dung dịch thấy xuất hiện tinh thể, tuy nhiên các tinh thể này có hình kim và rất nhỏ. Chúng tôi cho rằng trong trường hợp này tốc độ bay hơi của dung môi là yếu tố quyết định đến kích thước của tinh thể. So với các dung môi như axeton, etanol và metanol thì propan-2-ol có tốc độ bay hơi chậm hơn. Mặt khác phức chất P4 lại kém tan trong propan-2-ol. Vì vậy chúng tôi đã sử dụng phương pháp bay hơi chậm dung môi trong hỗn hợp axeton : propan-2-ol để nuôi đơn tinh thể của phức chất này. Sau 24 giờ, chúng tôi thu được tinh thể hình khối màu vàng sẫm của P4 phù hợp cho việc nghiên cứu nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Phương pháp nuôi đơn tinh thể của phức chất P4 được tóm tắt trong sơ đồ hình 3.3.
Hình 3.3. Sơ đồ nuôi đơn tinh thể phức chất P4 bằng phương pháp bay hơi chậm
Riêng với phức chất P3, khi sử dụng các phương pháp bay hơi chậm dung môi hay khuếch tán lỏng kết hợp các điều kiện khác nhau như dung môi, tỉ lệ thể tích giữa các dung môi và nhiệt độ, chúng tôi đều thu được sản phẩm ở dạng bột; chỉ sử dụng phương pháp khuếch hơi dung môi, chúng tôi mới nuôi được đơn tinh thể của P3 (sơ đồ hình 3.4). Phức chất P3 tinh khiết được hòa tan bão hòa trong hỗn hợp dung môi metanol : clorofom (tỉ lệ 1:2 về thể tích) sau đó được đưa vào bầu khí quyển đietylete. Tỉ lệ thể tích giữa hỗn hợp dung môi hòa tan phức chất với đietylete cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc hình thành đơn tinh thể. Khi sử dụng quá nhiều ete, quá trình khuếch tán thường diễn ra nhanh làm cho sản phẩm tách ra dưới dạng bột. Đối với phức chất P3, chúng tôi sử dụng tỉ lệ thể tích đietylete : hỗn hợp dung môi là 1:1.
Hình 3.4. Sơ đồ nuôi đơn tinh thể phức chất P3 bằng phương pháp khuếch tán hơi dung môi
Một số tính chất của các phức chất nghiên cứu được chúng tôi trình bày trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Một số tích chất của phức chất nghiên cứu P1 ÷ P8
Phức chất Màu sắc Hình dạng Tính tan
Nước Etanol Axeton Clorofom
P1 Vàng tươi Khối Tan Ít Tan Tốt
P2 Vàng cam Khối Tan Tốt Tốt Tốt
P3 Vàng cam Bột Tan Tốt Tốt Tốt
P4 Vàng tươi Khối Ít Không Tan Tan
P5 Vàng tươi Khối Ít Không Tan Tan
P6 Trắng ngà Bản mỏng Không Không Tốt Tốt
P7 Trắng ngà Bản mỏng Không Không Tốt Tốt
P8 Vàng cam Bột Ít Tốt Tốt Tốt
3.2.2. Xác định cấu trúc của các phức chất nghiên cứu3.2.2.1. Phương pháp đo độ dẫn điện 3.2.2.1. Phương pháp đo độ dẫn điện
Phương pháp đo độ dẫn điện là phép đo xác định khả năng dẫn điện của một dung dịch. Tại một nhiệt độ nhất định, độ dẫn điện phụ thuộc vào thành phần của dung dịch. Vì vậy phương pháp này cho phép xác định một cách sơ bộ sự có mặt của ion trong dung dịch.
Do các phức chất P1 ÷ P5 và P8 tan được trong các dung môi phân cực đặc biệt là tan trong nước nên chúng tôi đã đo độ dẫn điện của phức chất P1 trong nước nhằm kiểm tra xem đây là phức chất ion hay trung hòa (theo cấu trúc dự kiến ở hình 3.2). Kết quả cho thấy, độ dẫn điện phân tử của phức chất P1 đo tại thời điểm ngay sau khi pha mẫu là 74 Ω-1cm2mol-1, giá trị này khá lớn nhưng chưa nằm trong khoảng độ dẫn điện của dung dịch phức chất phân li ra 2 ion. Sau 24 giờ pha mẫu, chúng tôi đã đo lại độ dẫn điện của là 102 Ω-1cm2mol-1
Độ dẫn điện của dung dịch P1 tại thời điểm ngay sau khi pha nhỏ hơn độ dẫn điện mà chúng tôi dự kiến ứng với sự phân li ra hai ion trong dung dịch (khoảng 90 ÷ 110 Ω-1cm2mol-1 [10]), đồng thời sự tăng giá trị độ dẫn điện sau nhiều giờ pha cho thấy phù hợp với cấu trúc khép vòng trung hòa hơn (hình 3.2c). Chúng tôi cho rằng, trong dung môi phân cực, liên kết PtCl không bền và dễ bị cắt đứt tạo thành hai ion [Pt(Meteug-1H)(Bpy)]+ và Cl-.
3.2.2.2. Phương pháp phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại (IR) là phổ dao động quay vì khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại thì