Phổ hấp thụ electron(phổ tử ngoại và khả kiến UV-VIS) của các hợp chất gắn liền với bớc chuyển electron giữa các mức năng lợng trong phân tử khi các electron chuyển từ các obital liên kết hoặc không liên kết lên các obital phản liên kết có mức năng lợng cao hơn đòi hỏi phải hấp thụ năng lợng tử ngoại.
Phổ UV-VIS của các chất đợc đo ở dạng dung dịch dựng trong cuvet bằng thạch anh(vùng 200-1000nm) hoặc cuvet bằng thuỷ tinh(350- 1000nm).nồng độ dung dịch khoảng 10-4-10-5mol/lit đợc đa trên máy đo phổ UV-VIS ở dạng đo điểm( không tự động quét) và máy từ đang quét phổ.
Phơng pháp ghi phổ UV-VIS cho phép xác định đã có sự tạo thành phối tử, phức chất một cách định tính qua sự thay đổi hình dạng của phổ.
Chơng II: thực nghiệm và thảo luận kết qủa II.1.thực nghiệm.
II.1.1.Chuẩn bị hoá chất
- Tinh thể CoCl2 (A.R) - Rợu etylic - Nớc cất 2 lần - Nớc H2O2 - Axit H2SO4 98% (A.R) - Dung dịch NaOH 25% - EDTA (Na2C10H14O8N2.2H2O) - Thiosemicacbazit (D.A) - Benzandehit. -Murexit.
II.1.2. Dụng cụ và kỹ thuật thực nghiệm
- Cân phân tích có độ chính xác ±10-4g
-Phổ MS đợc đo trên máy LC-MSD-Trap-SL tại phòng cấu trúc - Viện hoá học.
- Phổ hấp thụ hồng ngoại đợc đo trên máy Impact 4100 NiColet (FT – IR) tại phòng hồng ngoại - Viện hoá học - Viện KH và CN Việt Nam.
- Phổ hấp thụ electron đợc đo trên máy quang phổ tử ngoại Shimadzu.2104pc tại phòng vật lý - Trung tâm kiểm nghiệm dợc phẩm, mỹ phẩm Nghệ An.
- Bình hút ẩm, bếp điện, tủ sấy, cốc thuỷ tinh, ống đong, bình định mức…
II.1.3. Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm
Hoà tan hoàn toàn 10g EDTA (Na2C10H14O8N2.2H2O) trong 100g nớc sau đó thêm rợu etilic cho đến khi ngừng tách kết tủa, lọc lấy kết tủa, rửakết tủa bằng rợu etilic, ete. Sấy kết tủa trong không khí khoảng 12 giờ rồi cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 80oC tới khối lợng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm ta thu đợc EDTA hoàn toàn tinh khiết.
Cân chính xác 1,8640g EDTA thu đợc cho vào bình định mức 500ml pha nớc cất tới vạch, thu đợc dung dịch EDTA 10-2M.
2. Dung dịch Co2+
Cân chính xác 2,81g CoSO4.7H2O cho vào bình định mức 100ml rồi cho nớc cất vào tới vạch ta đợc dung dịch Co2+ 0,1M
3.Dung dịch NaOH
Hoà tan 10g tinh thể NaOH vào 30ml để đợc dung dịch NaOH 25%
4. Chuẩn bị thuốc thử murexit.
Cân chính xác 125mg murexit cho vào cốc sứ, nghiền với 12,5g tinh thể NaCl đợc hỗn hợp màu da cam. Cho toàn bộ vào lọ thuỷ tinh có nút để dùng. Khi dùng ta lấy ra một ít cho vào nớc cất lắc đều và lấy dung dịch bão hoà làm thuốc thử.
II.1.4. Tổng hợp Thiosemi cacbazon benzandehit
Thiosemicacbazit trớc khi sử dụng đợc kết tinh lại trong dung dịch etanol: hoà tan 1g thiosemicacbazit vào 100ml rợu etylic và 40ml H2O rồi khuấy trong 30 phút. Lọc bỏ phần không tan đợc dung dịch nớc lọc. Ta cô dung dịch nớc lọc trên ngọn lửa đèn cồn ở nhiệt độ từ 70-80oC (không cho sôi) còn khoảng 80ml thì để nguội để tinh thể kết tinh. Sau đó lọc lấy tinh thể sấy khô trong không khí rồi cho vào bình hút ẩm ta đợc thiosemicacbazit tinh khiết
-Hoà tan 2g thiosemicacbazit tinh khiết vào 100ml rợu etylic và 40ml H2O, khuấy đều cho nó tan hoàn toàn. sau đó cho khoảng 80ml benzandehit vào và khuấy đều đến khi thấy xuất hiện kết tủa màu trắng thì dừng lại để yên sau đó lọc lấy kết tủa dội nhanh bằng rợu, nớc và sấy khô trong không khí 12 h. Sau đó cho vào bình hút ẩm ta đợc thiosemicacbazon benzandehit màu trắng xốp.
II.1.5. Tổng hợp phức chất Coban(III) với thiosemicacbazon benzaldehit
II.1.5.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tổng hợp phức
Qua nghiên cứu, khảo sát, các yếu tố ảnh hởng nh pH, tỷ lệ rợu/nớc, nhiệt độ, tỷ lệ phối tử với kim loại, chúng tôi nhận thấy rằng sự tạo phức chủ yếu phụ vào pH và tỷ lệ rợu / nớc:
- Nếu pH≤ 7 thì phức khó tạo thành - Nếu pH> 7 thì phức tạo thành ngay
- Thể tích rợu trong hỗn hợp luôn lớn hơn thể tích nớc
Phản ứng tạo phức của Co(III) với thiosemicacbazon benzandehit bền với tỷ lệ là 1:2
Sau khi xác định các điều kiện thích hợp chúng tôi tiến hành phản ứng tổng hợp phức. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
II.1.5.2.Tổng hợp phức coban(III) thiosemicacbazon benzandehit
- Hoà tan hoàn toàn 2,148g thiosemicacbazon benzandehit vào 40ml rợu etylic và 10ml nớc cất ta đợc dung dịch A
- Hoà tan hoàn toàn 1,686g CoSO4.7H2O vào 10ml nớc cất ta đợc dung dịch B
- Cho từ từ dung dịch B vào dung dịch A đồng thời khuấy đều ở nhiệt độ phòng. Sau đó cho tiếp 8-10ml H2O2 vào để oxi hoá Co2+ thành Co3+ rồi khuấy đều trong khoảng 30 phút. Sau đó cho 2-3ml dung dịch NaOH 25% vào ta thấy dung dịch chuyển dần sang màu lục đen và có kết tủa màu lục đậm tách ra.
Lọc lấy kết tủa rồi rửa qua bằng rợu, nớc cất sau đó sấy khô trong không khí khoảng 3 giờ rồi cho vào bình hút ẩm. Phức chất Co(III) với thiosemicacbazon benzandehit đợc tạo thành có màu lục, không tan trong nớc và tan trong etanol
II.2. kết quả và thảo luận
Sau đây là những thông tin về phân tích hàm lợng kim loại, phổ hồng ngoại, phổ khối lợng MS và phổ hấp thụ electron.
II.2.1.Phổ khối của phối tử và phức rắn
Những thông tin về phổ khối của phối tử Hthibe và phức chất [Co(thibe)2]+ đợc đa ra ở hình 3,4,5 và 6.
Phổ MS của phức ở hình 5 và 6 cho cụm pic phân tử [Co(thibe)2+H]+với số khối 383; 398; 416. Nh vậy pic có giá trị cao nhất là 416 tơng ứng với công thức của phức [Co(thibe)2]+.
II.2.2. Phân tích hàm lợng coban trong phức [Co(thibe)2]+
Hàm lợng coban trong phức đợc xác định bằng phơng pháp phân tích khối lợng Complexon
Kết quả đợc đa ra ở bảng 1:
Bảng 1: Hàm lợng ion kim loại trong phức
Công thức giả định %Co Thực nghiệm Lý thuyết n = 0 n = 1 n = 2 n = 3 [Co(thibe)2]OH.nH2O 13,42 13,65 13,11 12,60 12,13 2 1 2] [Co(thibe) SO4.nH2O 12,74 12,26 11,82 11,41
Hàm lợng coban trong phức xác định bằng phơng pháp chuẩn độ complexon (kết hợp với phổ khối của phức) phù hợp với trờng hợp phức không chứa nớc. Vì vậy công thức phân tử của phức Co(III) thiosemicacbazon benzandehit là [Co(thibe)2]OH.
II.2.3.Phổ hồng ngoại của phối tử và phức rắn
Quang phổ hồng ngoại của thiosemicacbazon benzandehit và phức Co(III) thiosemicacbazon benzandehit đợc đo bằng phơng pháp ép viên với KBr trên máy Impact 4100-Niolect trong vùng 4000-5000 cm-1, đợc đa ra trong các hình 1 và hình 2.Các kết quả đợc ghi trong bảng 2
Bảng 2: Một số tần số đặc trng trong phổ hồng ngoại của Hthibe và [Co(thibe)2]+
Hợp chất νOH νNH δNH2 +δC=C νC=N νC=S νCo−N νCo−S
Hthibe - 3433;3261;3146 1590 1539 767 - -
[Co(thibe)2]+ - 3627; 3440 1643 1489 757 621 485
So sánh phổ hấp phụ hồng ngoại của Hthibe với phổ của Hthsc ta thấy rằng trên phổ của Hthibe có các dải phổ 1060, 960, 965cm-1 mà trên phổ của Hthsc không có. Nh vậy dải này do các dao động của phần benzaldehit gây ra, các dải này tơng ứng với dao động của vòng phenyl của nhóm thế octo.
Sự biến mất một trong hai dải hấp phụ ở vùng có tần số sóng lớn hơn 1600cm-1 của hai nhóm NH2 trong phổ của Hthibe so với phổ của Hthsc chứng tỏ một nhóm NH2 đã tham gia ngng tụ với benzaldehit. Phản ứng ngng tụ giữa Hthsc với các hợp chất cacbonyl chỉ xảy ra ở nhóm NH2 nên dải duy nhất còn lại ở 1643 cm-1 thuộc dao động biến dạng của nhóm NH2 trong Hthibe.
Do hiệu ứng cảm ứng của vòng phenyl và sự liên hợp của nối đôi C = N với vòng thơm là bền hoá các liên kết cùng nằm trên một mặt phẳng N - N, C - N (2), C - N (3), C = S của phần thiosemicacbazit trong phân tử Hthibe dẫn đến làm giảm tần số dao động của các liên kết trên và tăng tần số dao động của các liên kết N - H của nhóm NH2 nằm ngoài mặt phẳng phân tử. Do vậy, dải hấp thụ của υC = S ở 805cm-1 trong phổ của Hthsc xuất hiện ở 767cm-1 trong phổ của Hthibe.
Các dải hấp thụ của vòng phenyl và δNH3+ υ C = C ở 1610 cm-1 đều xuất hiện trên phổ của phức chất chứng tỏ rằng sự tạo phức không ảnh hởng đến vòng phenyl và nhóm NH2 không tham gia tạo phức.
Trên phổ IR của phức [Co(thibe)2]+ xuất hiện hai dải phổ mới ở vùng tần số thấp là 621cm-1 và 485cm-1 có thể gán cho các dao động của các liên kết Co - N và Co - S. Trên phổ hồng ngoạicủa phức có một dải hấp thụ có tần số 2085cm-1mà ở phối tử không có.
So sánh phổ IR của Hthibe với phức [Co(thibe)2]+ cho thấy sự tạo phức của Hthibe xảy ra qua nguyên tử S của nhóm CS, nguyên tử N của nhóm NH2 Do đó Hthibe là phối tử hai càng.
II.2.4.Quang phổ hấp thụ electron
Quang phổ hấp thụ electron của phối tử và phức chất đợc thể hiện qua các hình 7 và 8. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Màu sắc cũng nh hình dạng phổ của phối tử và phức chất hoàn toàn khác nhau chứng tỏ sự tạo phức chât đã xảy ra
Bảng 3: Các dải hấp thụ trong phổ UV-VIS của phối tử và phức chất (đo trong etanol) trong vùng200-500nm.
Hình 8: Quang phổ hấp thụ electron của Hthibe Hình 7: Quang phổ hấp thụ electron của [Co(thibe)
Phối tử Hthibe Phức [Co(thibe)2]+ Qui gán
205 205 π → π *(E) 217 287 π → π *(K) 221 - π → π *(B) 310 315 π → π *(R)
Kết luận.
Từ thực nghiệm tổng hợp phức Co(III) với thiosemicacbazon benzandehit chúng tôi thấy phức rắn thu đợc có khối lợng và màu sắc ổn định. Từ kết quả của các phơng pháp phân tích trên chúng tôi đề nghị công thức cấu tạo của phức [Co(thibe)2]+nh sau:
CH N N C H 2N S Co CH N N C NH2 S +
H ìn h 1: P hổ h ồn g ng oạ i c ủa H th ib e
H ìn h 2: P hổ h ồn g ng oạ i c ủa [ C o( th ib e) 2 ] +
H ìn h 3: P hổ k hố i l ượ ng c ủa [ C o( th ib e) 2 ] +
H ìn h 4: P hổ k hố i l ượ ng c ủa [ C o( th ib e) 2 ] +
H ìn h 5: P hổ k hố i l ượ ng c ủa H th ib e
H ìn h 6: P hổ k hố i l ượ ng c ủa H th ib e
II.3.Thử hoạt tính kháng khuẩn của thiosemicacbazon benzaldehit, phức chất Co(III) thiosemicacbazon benzaldehit
Hoạt tính kháng khuẩn của phức chất đợc nghiên cứu so sánh với các phối tử bằng cùng phơng pháp và trên cùng đối tợng là hai chủng vi khuẩn B.C(Baxilus cereus) và B.P(Bacilus pumilus).
II.3.1.Các vi khuẩn đợc sử dụng
Các bacilus là loại trực trùng que gram(+), kích thớc thơng từ 1-3àm,cá biệt có thể 10-100 àm, có sinh bào tử. Bào tử có kích thớc bằng chiều ngang của tế bào, vi khuẩn không thay đổi hình dạng.
II.3.2.Dụng cụ hoá chất
- Hai đĩa petri bằng thuỷ tinh (hộp lồng).
- Đèn cồn, que tăm bông, que sấy, ống trụ bằng thép không ghỉ. - Bình định mức, cốc thuỷ tinh, bếp điện, pipet, tủ ấm 370c. - Các dụng cụ phải đợc hấp và sấy tiệt trùng.
- Dung dịch môi trờng: pepton khô: 6g; H2O:1000ml. Cao men bia: 3g; Thạch: 20g;
Cao thịt: 1,5g; Nớc: 1000ml; (pH= 7-8)
II.3.3.Phơng pháp và cách tiến hành
Các chất đợc pha trong môi trờng thích hợp (etanol) với nồng độ 5.10- 5M.Việc thử nghiệm đợc thực hiện theo phơng pháp khuyếch tán trong thạch tại phòng thí nghiệm của Trung tâm kiểm nghiệm thực phẩm Nghệ An.
Đổ vào hộp petri dung dịch môi trờng đã cấy chủng chỉ thị thích hợp (dày 3-4mm). Đổ tiếp thạch dinh dỡng vào đĩa petri. Dàn trải nhanh và đậy nắp ngay. Trong khi đợi thạch đông đặc, đặt đĩa petri lên một tấm kính phẳng giúp cho môi trờng trên hộp có độ dày đồng nhất, để khô ở nhiệt độ phòng.
Dùng 6 ống vô trùng đặt lên măt thạch đã cấy truyền, với đờng kính 6mm. Bố tríống trụ sao cho vùng ức chế tạo thànhbởi các nồng độ không bị trùng lên nhau.
Dùng pipet nhỏ vào lỗp thạch một lợng bằng nhau các dung dịch thiosemicacbazit, thiosemicacbazon benzaldehit, và phức Co(III)
thiosemicacbazon benzaldehit, các hộp petri sau một thời gian để khuyếch tán (khoảng 15 phút)dợc ủ trong tủ ấm ở 35-370c, trong khoảng thời gian 18-20 giờ. Đo đờng kính của các vòng kháng khuẩn trên thớc đo vòng ức chế vô trùng Pbi có độ chính xác ± 0,1nm
II.3.4. Kết quả và thảo luận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình ảnh các vùng kháng khuẩnđợc đa ra trên hình 9 và10, kêt quả thu đ- ợc đợc đa ra trong bảng 4 và5.
Bảng 4: Đờng kính vòng kháng khuẩn của các chất nghiên cứu
TT Chất khảo sát Đờng kính vòng kháng khuẩn (nm) B.P B.C 1 Hthsc 11 11,5 2 [Co(thibe)2]+ 15,3 19,7 3 Hthibe 20,5 20,1 4 CoSO4 18,5 19,3 5 Co2(SO4)3 20,3 21,8 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1
Hình 9: Tác dụng ức chế của các chất đối với vi khuẩn B.C Hình 10: Tác dụng ức chế của các chất đối với vi khuẩn B.P
1. Hthsc; 2.Hthibe; 3.CoSO4; 4,5. [Co(thibe)2]+; 6.Co2(SO4)3
Bảng 5: Hoạt tính kháng khuẩn của các chất nghiên cứu
Dấu(+): có tác dụng kháng khuẩn.
Số lợng dấu (+) đợc đánh giá tơng đối theo bán kính vòng kháng khuẩn. Hình 9 và10 là hình chụp khi nghiên cứu hoạt lực kháng khuẩn của các vi khuẩn lên phối tử, phức. Kết quả thử nghiệm ban đầu cho phép chúng tôirút ra một kết luận sau.
- Hoạt lực kháng khuẩn của thiosemicacbazon benzaldehit cao hơn hẳn thiosemicacbazit.
Hoạt lực kháng khuẩn của phức chất cao hơn các phối tử tơng ứng nhng lại thấp hơn so với kim loại tự do.
- Các phức có tác dụng ức chế đối với vi khuẩnB.C lớn hơn B.P.
Trong thực tế, việc sử dụng trực tiếp các thiosemicacbazon, muối vô cơ để chữa bệnh bị hạn chế do chúng độc và gây các phản ứng phụ không có lợi. Do vậy việc tìm kiếm các hợp chất bền, ít độc hơn để sử dụng các thiosemicacbazon là cần thiết. Hi vọng các kết quả trên đây của chúng tôi có thể góp phần mở rộng phạm vi sử dụng các thiosemicacbazon thông qua việc sử dụng các chất bền và ít độc hơn của chúng. TT Chất khảo sát Vi khuẩn BP BC 1 Hthsc + + 2 [Co(thibe)2]+ + ++ 3 Hthibe ++ ++ 4 CoSO4 + + 5 Co2(SO4)3 ++ ++
kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu tài liệu và tiến hành thí nghiệm, chúng tôi đã giải quyết đợc những vấn đề sau:
1. Đã tổng hợp đợc thiosemicacbazon benzaldehit và phức của Co (III) với thiosemicacbazon benzaldehit.
2. Bằng phơng pháp phân tích kim loại, phơng pháp phổ khối đã xác định đợc thành phần hóa học của các phức chất và khẳng định công thức phân tử phức chất là [Co(thibe)2]OH.
3. Trên cơ sở nghiên cứu quang phổ hồng ngoại và phổ hấp thụ eleectron của phức chất, chúng tôi đã đa ra công thức cấu tạo giả định.
4. Đã thử hoạt tính kháng khuẩn của thiosemicacbazon benzaldehit, phức của Co (III) với thiosemicacbazon benzaldehit và thấy chúng đều có tác dụng ức chế đối với hai chủng vi khuẩn BP và BC. Hoạt tính khang khuẩn của của phức chất cao hơn phối tử tự do.
Tài liệu tham khảo
1. Acmetop N.X. Hóa vô cơ. NXB ĐH - THCN- 1976. 2. Hoàng Nhâm. Hoá vô cơ. Tập III. NXB GD - 2000.
3. Nguyễn Đình Thuông. Hóa học các hợp chất phối trí. ĐH Vinh -1996
4. Nguyễn Hoa Du. Giáo trình tính chất và các phơng pháp nghiên cứu phức chất. ĐH Vinh - 2002
5. Hồ Viết Quý. Phức chất phơng pháp nghiên cứu và ứng dụng trong hóa học hiện đại. ĐHSP Quy Nhơn - 1995.
6. Hồ Viết Quý. Phức chất trong hóa học. NXB KH - KT Hà Nội - 1999
7. Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Nh Tại. Cơ sở hóa hữu cơ tập II. NXB