II. Cácphơng pháp nghiên cứu
2.4.Kỹ thuật thực nghiệm
Đề tài đã sử dụng các phơng pháp nghiên cứu sau: phổ hồng ngoại đợc đo bằng phơng pháp ép viên với KBr trên máy 4100- Nicolet(FT-IR) trong vùng 4000- 400 cm-1, phổ khối lợng đợc đo trên máy LC-MSD-Trap-SL dùng phơng pháp ion hoá EIS. Phổ hấp thụ electron đợc đo trên máy quang phổ tử ngoại GBC Intrument-2855. Các phép đo đều đợc thực hiện tại Viện Hoá học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
chơng 3: KẾT QUẢ Và THẢO LUẬN
3.1. Phối tử phenylalanin v phà ức chất Ni(II)
3.1.1. Phổ khối lượng:
Phổ ESI-MS positive v negative cà ủa chất Ni(II) với phenylalanin ở các hình 3.1, 3.2 .
Phổ MS positive v negative cà ủa phức chất Ni(II) với phenylalanin ở các hình 3.1, 3.2 cho thấy:
- Trên phổ MS-positive xuất hiện cụm pic ion phân tử dạng [M+H]+, trong đó pic của m/z=552 có cường độ lớn, l pic ion phân tà ử ứng với công thức phân tử của phức chất thu được l : NiCà 27H31O6N3 .
- Trong phổ MS-negative cũng xuất hiện cụm pic ion phân tử dạng [M-H]-
trong đó pic của m/z=550 có cường độ lớn, l pic ion phân tà ử ho n to nà à phù hợp với phổ MS-positive.
- Như vậy phổ MS-positive v MS-negative cà ủa phức chất Ni(II) cho phép kết luận: Phức chất thu được có dạng [NiH(C9H10O2N)3] hay [NiH(Phen)3], có M=551.
- Mặt khỏc trờn phổ MS-positive cũn xuất hiện một số cụm pic mảnh khỏc cú cường độ khỏ lớn: Mảnh cú m/z=387, ứng với mảnh ion phức chứa 2 phối tử [HNi(Phen)2]+, mảnh cú m/z= 166, chớnh là mảnh phối tử tự do dạng proton hoỏ (C9H12O2N)+ và mảnh cú m/z=120 là mảnh (C6H5CH2NH2CH )+, được tạo ra từ sự cắt mảnh ở phần phối tử.
Từ cỏc kết quả trờn chỳng tụi đề nghị cấu trỳc và sơ đồ phõn mảnh của phức chất Ni(II) với phenylalanin dựa trờn kết quả phổ MS ở hỡnh 3.3
Hỡnh 3.1 : Phổ ESI-MS positive phức chất Ni(II) với phenylalanin
Ni O O O N H2 O NH2 C6H5 H5C6 O O H NH2 H5C6 M=551 + H+ Ni O O O N H2 O NH2 C6H5 H5C6 O O H NH3+ H5C6 m/z=552 m/z=120 H5C6 NH3+ Ni O O O N H2 O NH3+ C6H5 H5C6 m/z=387 H5C6 OH NH3+ O m/z=166
Hỡnh 3.3 : Cấu trỳc và sơ đồ phõn mảnh của phức chất [NiH(Phen)3)] theo phổ MS
3.1.2. Kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại
Bảng 3.1: Kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại
Từ kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại cho thấy phức cú cụng thức phõn tử như giả định và khụng chứa nước kết tinh.
3.1.3. Phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của phenylalanin tự do và phức của nó với niken (II) tổng hợp đợc (ở hỡnh 3.4 , 3.5) đều xuất hiện các vạch hấp thụ đặc trng cho các nhóm chức chứa trong hợp chất.
Một số dải hấp thụ đặc trng trong phổ hồng ngoại của phenylalanin và phức của nó với niken(II) được đưa ra ở bảng 3.2.
Bảng 3.2 : Tần số (cm-1) một số dải hấp thụ đặc trng trong phổ hồng ngoại của phenylalanin và phức của nó với niken(II).
Chất νOH νNH2 νCOtựdo νCOO- νNi-X(X=O,N)
HPhen 3462 3081 1623 1587
[NiH(Phen)3
]
- 3067 1633 1591 594; 484
Các axit amin trong dung dịch thờng tồn tại ở hai dạng, phân tử và dạng ion nh sau: R - C H = C O O H N H 2 R - C H = C O O - N H 3+ Cụng thức giả định của phức chất
Hàm lượng kim loại (%) Thực
nghiệm
Lý thuyết
n = 0 n =1 n = 2 n = 3
Vạch hấp thụ xuất hiện trong khoảng 3300→2900cm-1 có thể quy gán cho dao động hoá trị đối xứng và bất đối xứng của nhóm NH2. Trong phức chất tổng hợp đợc vạch hấp thụ ứng với dao động chuyển về tần số thấp hơn, chứng tỏ đã có sự tạo liên kết giữa NH2 với ion kim loại trung tâm.
Vạch ứng với tần số dao động hoá trị của nhóm OH thờng xuất hiện trong khoảng 3400 – 3600 cm-1. Trong phổ hồng ngoại của phối tử xuất hiện dải 3462 cm-1, còn trong phức không có chứng tỏ trong phức chất không tồn tại nhóm OH.
Trong phổ hồng ngoại của phối tử giá trị của NH2 yếu hơn trong phức chất. ở trạng thái tự do phenylalanin tồn tại ở trạng thái cân bằng. Trên phổ hồng ngoại của phức chất có dải hấp thụ 3067 ứng với NH2 mạnh hơn rất nhiều so với phối tử chứng tỏ có sự tạo phức xảy ra và trong phức chất co chứa nhóm NH2.
Có sự biến đổi dao động của nhóm CO khi chuyển từ phối tử sang phức chất chứng tỏ có sự tạo phức.
Xem xét trên phổ hồng ngoại của phức thấy xuất hiện hai dải vùng tần số thấp 594, 484 cm-1, cho thấy đây có thể là các dải hấp thụ ứng với liên kết Ni-N va Ni-O trong phức chất.
Hỡnh 3.5: Phổ hồng ngoại của phức chất niken(II) với phenylalanin
3.1.4. Phổ hấp thụ electron
Phổ hấp thụ electron của phối tử và phức chất của nó có hình dạng khác nhau chứng tỏ có sự tạo phức. Có thể gán các dải hấp thụ trên phổ UV-VIS của các phối tử và phức chất nh sau, các dải hấp thụ của phối tử và phức chất trong vùng bớc sóng từ 300- 400nm thuộc bớc chuyển nội bộ phân tử chuyyẻn điện tích. Các dải hấp thụ ở vùng > 400 nm chỉ xuất hiện ở phổ của phức chất là dải hấp thụ đặc trng cho chuyển mức d-d trong phức chất. Có 3 dải hấp thụ ứng với 3 bớc chuyển trong phức chất bát diện của Ni(II).
Bảng 3.3: Vị trí các dải hấp thụ (nm) trong phổ UV-VIS của phối tử và phức chất.
HPhen [NiH(Phen)3] Qui gán
321 π- π*
435 3A2g →3T2g(P) 676 3A2g →3T1g(F)
Hình 3.6: Phổ UV của phenylalnin
3.2. Phối tử 4-phenyl thiosemicacbazon octanal và phức chất Ni(II)3.2.1. Phối tử 4-phenyl thiosemicacbazon octanal 3.2.1. Phối tử 4-phenyl thiosemicacbazon octanal
3.2.1.1. Phổ khối lượng
Phổ ESI-MS của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal, gồm cỏc phổ MS và MS2 được đưa ra ở cỏc hỡnh 3.8 , 3.9 .
Hỡnh 3.8 : Phổ khối lượngMS của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal
Phổ khối lượng của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal ở hỡnh 3.9 cho thấy:
Trên phổ của phối tử xuất hiện cụm pic ion phân tử dạng [M+H]+ có số khối 278, 279,280 phù hợp với phân tử C15H23N3S. Trong trờng hợp này, trên phổ MS của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal chỉ xuất hiện cụm pic ion phân tử với cờng độ lớn và ít các mảnh pic. Để nghiên cứu cơ chế phá mảnh cần phải kết hợp với phổ MS lần hai của pic ion phân tử. Trên phổ MS2 của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal xuất hiện rất nhiều các pic mảnh thuận lợi cho việc nghiên cứu cấu trúc. Từ sự phân tích phổ thực nghiệm và kết quả mô phỏng chúng tôi đa ra cấu trúc và sơ đồ phân tích mảnh của phối tử ở hỡnh 3.10.
Hỡnh 3.10 : Cấu trỳc và sơ đồ phõn mảnh của4-phenyl thiosemicacbazon octanal
3.2.1.2.Phổ hồng ngoại
So sỏnh phổ IR của octanal và của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal (ở cỏc hỡnh 3,11và 3.12 ) cho thấy:
So sánh phổ IR của octanal và 4-phenyl thiosemicacbazon octanal thấy trên phổ IR của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal không xuất hiện dải hấp thụ ở vùng 1700 – 1800 cm-1 đặc trng cho dao động hoá trị của nhóm CO, chứng tỏ nhóm CO trong hợp chất cacbonyl ban đầu đã tham gia nguyên tử tạo liên kết CN, liên kết này đợc xác nhận bởi sự xuất hiện của dải hấp thụ ở tần số 1546 cm-1 trên phổ IR của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal. Đồng thời trên phổ IR của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal tồn tại các dải hấp thụ đặc trng cho hợp chất thiosemocacbazon và các dải hấp thụ khác của phần gốc hidrocacbon của octanal.
Hình 3.12: Phổ IR của4-phenyl thiosemicacbazon octanal
3.2.2. Phức chất Ni(II) với phối tử 4-phenyl thiossemicacbazon octanal 3.2.2.1. Phổ khối lợng
Hình 3.14. Phổ MS2 của phức [Ni(Phen)2]
Trên phổ MS của phức chất Ni(II) thu đợc cụm pic phân tử [MH]+ với m/z= 511,512,513,514, trong đú pic cú cường độ lớn nhất l pic ion à phõn tử, t- ơng ứng với công thức phân tử của phức chất là [Ni(4phthioct)2]. Pic mảnh m/z= 278 có cờng độ lớn ứng với mảnh phối tử [H4phthioct+H]+, các pic khác đều có cờng độ bé. kết quả này cho thấy phức nghiên cứu có công thức phân tử nh dự kiến và khá bền. Trên phổ MS2 của mảnh ion phân tử xuất hiện nhiều cụm pic trong đó một số pic có cờng độ lớn ứng với một số mảnh đặc trng [Ni(4phthioct)]+. Từ kết quả MS, MS2 chúng tôi đa ra cấu trúc và sơ đồ phân mảnh của phức chất [Ni(4phthioct)2] ở hỡnh 3.14 .
3.2.2.2. Kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại
Bảng 3.4: Kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại
Cụng thức giả định của phức chất
Thực nghiệm
Hàm lượng kim loại (%)
Lý thuyết
n = 0 n =1 n = 2 n = 3 [Ni(4phhioct)2 ].nH2O 9,84 9,51 9,41 9,01 8,90
Từ kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại cho thấy phức cú cụng thức phõn tử như giả định và khụng chứa nước kết tinh.
Hình 3.15: Sơ đồ phân mảnh của phức [Ni(4phthioct)2]
3.2.2.3. Phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của phức chất ở hỡnh 3.16
Trờn cơ sở tham khảo việc quy kết cỏc tớn hiệu trờn phổ IR của cỏc tỏc giả chỳng tụi quy kết cỏc tớn hiệu đặc trưng trờn phổ của phổi tử 4-phenyl thiosemicacbazon octanal và phức chất Ni(II) của nú ở bảng 3.4 .
Bảng 3.5 : Tần số (cm-1) của một số nhúm đặc trưng trờn phổ IR của phổi tử 4- phenyl thiosemicacbazon octanal và phức chất Ni(II)
Chất νNH δNH νCN νNN νCS νM- X(X=N,S) H4phthioct 3225; 3146 1593 1546 1059 759 [Ni(4phthioct)2] 3390 1554 1514 1025 745 594;494 Hình 3.16 : Phổ IR của [Ni(4phthioct)2]
So sánh phổ hồng ngoại của phối tử và phức chất, đồng thời dựa vào kết quả qui kết phổ IR của một số tác giả đối với nhóm chất thiosemicacbazon và phức của nó, chúng tôi khẳng định phức chất đã tạo thành. Trên phổ của phối tử các dải hấp thụ ở vùng tần số cao, ở 3225 cm_1 và 3246 cm_1 ứng với dao động hoá trị đối xứng và bất đối xứng của nhóm NH-amit, trong đó tần số của nhóm thấp hơn là của nhóm NH-hidrazin. Trên phổ hồng ngoại của phối tử không tồn tại dải hấp thụ đặc trng cho dao động của nhóm SH ở vùng 2570 cm_1, chứng tỏ ở trạng thái tự do phối tử tồn tại ở dạng thion. Trên phổ IR của phức chất dải hấp thụ ứng với dao động của nhóm NH biến mất, điều này chứng tỏ prôton của nhóm NH đã tách khỏi N thông qua quá trình enol hoá. Dải hấp thụ đặc trng
của nhóm C=N chuyển dịch về tần số thấp hơn với dải hấp thụ tơng ứng của phối tử, cho thấy nguyên tử N của nhóm hidrazin đã tham gia tạo liên kết phối trí với ion kim loại. Dải hấp thụ của nhóm C=S xuất hiện trên phổ IR của phối tử ở tần số 749 cm-1, trên phổ IR của phức chất dịch chuyển đến 751cm-1. Đồng thời trên phổ IR của phức chất xuất hiện các dải hấp thụ ở vùng tần số thấp 594 cm-1, 494 cm-1, các dải này có thể gán cho dao động của các liên kết Ni-N, Ni- S trong phức chất thu đợc.
3.2.2.4. Phổ hấp thụ electron
Phổ UV-VIS của 4-phenyl thiosemicacbazon octanal và phức chất của
Ni(II) của nó có sụ khác nhau về hình dạng chứng tỏ phức chất đã đợc tạo thành. Các dải hấp thụ trong vùng từ 200-352 nm trên phổ của phối tử và phức chất thuộc bớc chuyển nội phân tử và chuyển điện tích. Chúng tôi qui kết các dai hấp thụ của phối tử và phức chất ở bảng 3.6
Bảng 3.6: Vị trí các dải hấp thụ (nm) của trong phổ UV-VIS của phối tử và phức chất.
H4phthioct [Ni(4phthioct)2] Qui gán
201 201 π –π*
276 280 n –π*
302 d –π*
Hỡnh 3.18: Phổ hấp thụ electron của phức ch ất của niken (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon octanal
Ni O O O N H2 O NH2 C6H5 H5C6 O O H NH2 H5C6 C H3 S N NH N Cu N N NH S CH3 H5C6 H5C6
Từ dữ kiện thu được của cỏc phương phỏp nghiờn cứu trờn chỳng tụi đề nghị cụng thức cấu tạo của cỏc phức chất tổng hợp được như sau:
Phức chất [NiH(Phen)3] Phức chất [Ni(4phthioct)2]
Trong phức chất [NiH(Phen)3], Ni cú số phối trớ 6, là phức bỏt diện. Trong phức chất [Ni(4phthioct)2], Ni cú số phối trớ 4, là phức vuụng phẳng.
3.3. Kết quả thử hoạt tớnh sinh học
Bảng 3.7: Kết quả thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định của cỏc phối tử và phức chất
Hợp chất
Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC:àg/ml) Vi khuẩn Gr(+) Vi khuẩn Gr(-) Nấm mốc Nấm men E P B Su Asp F Sc C NiSO4 - - - - Phen - - 50 - - - - - H4phthioct 50 - - 50 - - - - [NiH(Phen)3] 50 - 50 - - - - - [Ni(4phthioct)2] - - - -
E: E. Coli; P: P. Aeruginosa; B: B.subtillis; S.u: S. Uareus; Asp: Asp.niger F: F. Oxysporum; S.c: S.cerevisiae; C: C.albicans
Dấu (-) chỉ chất khụng cú hoạt tớnh ở nồng độ ≥ 50àg/ml.
Nhận xột: Cỏc phối tử phenyalanin và 4-phenyl thiosemicacbazon octanal đều cú khả năng khỏng 1số loại vi khuẩn Gram(+), Gram(-). Phức chất của Ni(II) với phenyalanin cú hoạt tớnh cao hơn phối tử tự do, nhưng phức chất của Ni(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon octanal lại cú hoạt tớnh thấp hơn phối tử tự do, điều này cú thể do độ bền cao của phức chất tạo thành.
kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu, tổng hợp tài liệu và tiến hành, chúng tôi đã giải quyết đợc những vấn đề sau:
1. Đã tổng hợp đợc phối tử 4-phenyl thiosemicacbazon octanal từ 4-phenyl thiosemicacbazit và octanal. Tổng hợp phức chất của Niken(II) với phenylalanin từ NiSO4 và phenylalanin ở điều kiện pH= 6 và 400 C. Tổng hợp đợc phức của Ni(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon octanal trong moi trờng rợu – nớc ở pH= 5 và 400 C.
2. Bằng phơng pháp phổ khối lợng và phân tích hàm lợng kim loại đã xác định đợc công thức của hai phức chất là [NiH(Phen)3 ] và [Ni(4phthioct)2] là phức tồn tại dạng khan.
3. Trên cơ sở nghiên cứu quang phổ hồng ngoại, phổ hấp thụ electron của các phức chất thu đợc, chúng tôi đã đề nghị công thức cấu tạo của các phức chất với số phối trí 4 của Ni trong phức chất của Ni(II) với phenylalanin và số phối trí 6 của nó trong phức chất với 4-phenyl thiosemicacbazon octanal. Các phức chất thu đợc có cấu trúc vuông phẳng và bát diện.
4. Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định cho thấy các phối tử và phức chất [NiH(Phen)3] có hoạt tính đối với một số vi khuẩn Gram(+), Gram(-). Còn phức chất [Ni(H4phthioct)2] không có hoạt tính đối với các vi khuẩn và nấm đợc thử nghiệm.
Tài liệu tham khảo. Tiếng Việt.
[1]. Trần thị Ân và cộng sự (1973), Hoá sinh đại cơng, Nhà xuất bản Đại học và THCN.
[2]. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thi áng (1972), Hoá sinh học, Nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội.
[3]. Trịnh Ngọc Châu (1993), Luận án phó tiến sĩ Khoa học, Trờng Đại học tổng hợp Hà Nội.
[4]. Nguyễn Hữu Đỉnh, Trần Thị Đà(1999), ứng dụng một số phơng pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXBGD Hà Nội.
[5 ]. Vũ Đăng Độ(2001), Cácphơng pháp vật lý trong hoá học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội.
[6]. Trần ích (1979), Hoá sinh học, Nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội.
[7]. G. Schwarzenbach, H. Flachka (1999), Chuẩn độ phức chất, NXB Khoa học và Kỷ thuật, Hà Nôi.
[8]. Lê Chí Kiên(2007), Hoá học phức chất, nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
[9]. Hoàng Nhâm (2000), Hoá học vô cơ, tập 3, Nhà xuất bản Giáo Dục.
[10]. Dơng Tuấn Quang (2002), Luận án tiến sĩ, Viện hoá học, Trung tâm và Khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc Gia.
[11]. Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Nh Tại (1980), Cơ sở hoá học hữu
cơ, Nhà xuất bản Đại học và THCN Hà Nội.
[12]. Nguyễn Đình Thuông (1996), Hoá học các hợp chất phối trí, Phần II, Đại học s phạm Vinh.
[13]. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phơng pháp phân tích vật lý và hoá, Tập 1,Nhà xuất bản Khoa học và Kỷ thuật.
[14]. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phơng pháp vật lý ứng dụng trong hoá
học, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.