Cụng thức cấu tạo và hai dạng tồn tại của N(4) - metylthiosemicacbazon 2 - axetylpyriđin lần lượt được chỉ ra ở dưới đõy:
N C H3C N(1) N(2)H C N(4)HCH3 S N C H3C N(1) N(2) C N(4)HCH3 SH
Bảng 3.2 - Một số dải dao động trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthapyr và cỏc phức chất Pd(mthapyr)2, Ni(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2
Hợp chất Dải hấp thụ (cm-1 ) (NH) (CNN) (NN) (C=S) Hmthapyr 3289; 3153 1496 1055 837 Pd(mthapyr)2 3420; 3204; 3059 1460 1076 827 Ni(mthapyr)2 3449; 3289 1437 1043 822 Zn(mthapyr)2 3387 1439 1024 793
Trờn phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthapyr khụng xuất hiện dải dao động húa trị ở khoảng 2570 cm-1, đặc trưng cho nhúm SH, chứng tỏ phối tử tồn tại ở dạng thion trong điều kiện ghi phổ. Dải dao động húa trị của nhúm NH trong khoảng từ 3000 - 3400 cm-1 đó cú sự thay đổi đỏng kể khi chuyển từ phối tử tự do vào phức chất, đú là sự mất đi chỉ cũn một dải dao động húa trị trong phức chất Zn(mthapyr)2 ở 3387 cm-1. Đõy là bằng chứng cho thấy sự thiol húa đó xảy ra khi phối tử tự do chuyển vào phức chất nhưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của cỏc phức chất Pd(mthapyr)2, Ni(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 lại khụng thấy xuất hiện dải dao động húa trị của nhúm SH. Điều này là bằng chứng cho thấy H nhúm SH đó bị tỏch ra nhường chỗ cho ion kim loại trung tõm để hỡnh thành liờn kết giữa phối tử Hmthapyr với Pd(II), Ni(II) hay Zn(II). Khi liờn kết này hỡnh thành đó gõy ra sự chuyển dịch về phớa số súng thấp hơn của dải dao động húa trị đặc trưng cho nhúm CS. Trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthapyr, dải này xuất hiện ở 837 cm-1 nhưng trong phổ của ba phức chất Pd(mthapyr)2, Ni(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 dải này xuất hiện ở 827, 822 và 793 cm-1.
Dải dao động húa trị của nhúm CNN và NN cũng bị giảm khi chuyển từ phối tử tự do vào phức chất là bằng chứng cho thấy vị trớ phối trớ thứ hai giữa ion kim loại và phối tử được hỡnh thành qua nguyờn tử N(1). Trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pd(mthapyr)2 dải dao động húa trị của nhúm CNN xuất hiện ở 1460 cm-1 . Trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hmthapyr, dải dao động húa trị của CNN và NN lần lượt xuất hiện ở 1496 và 1055 cm-1 nhưng trong phổ của hai phức chất Ni(mthapyr)2, hai dải này lại xuất hiện ở 1437 và 1043 cm-1, trong phức chất Zn(mthapyr)2, hai dải này xuất hiện ở 1439 và 1024 cm-1.
Qua phõn tớch phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử và phức chất chỳng tụi đưa ra mơ hỡnh tạo phức của phối tử Hmthapyr như hỡnh dưới đõy:
N C H3C N(1) N(2) C N(4)HCH3 S M
Mơ hỡnh tạo phức của phối tử Hmthapyr M: Pd, Ni, Zn
3.3. NGHIấN CỨU PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN 1H VÀ 13C
3.3.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1H và 13C của phối tử Hmthapyr
Để quy kết cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1
H và
hưởng trong phổ chuẩn của N(4) - metylthiosemicacbazit và 2 - axetylpyriđin là những chất đầu để tổng hợp phối tử. Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1
H và 13C chuẩn của cỏc chất đầu và việc quy kết cỏc tớn hiệu cộng hưởng được tham khảo từ thư viện phổ chuẩn của Viện Khoa học - Cụng nghệ Nhật bản (AIST) trờn trang web http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_search.cgi.
Hỡnh 3.9: Phổ 13C - NMR chuẩn của N(4) - metylthiosemicacbazit (Hmth)
Hỡnh 3.10 : Phổ 1H - NMR chuẩn của 2 - axetylpyriđin (apyr)
N C O H3C(6) (7) (9) (8) (10) (11)
Hỡnh 3.11 : Phổ 13C - NMR chuẩn của 2 - axetylpyriđin (apyr)
Cỏc tớn hiệu cộng hưởng từ hạt nhõn 1H và 13C chuẩn của N(4) - metylthiosemicacbazit và 2 - axetylpyriđin được liệt kờ trờn Bảng 3.3 và 3.4.
Bảng 3.3 - Cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1H chuẩn của N(4) – metylthiosemicacbazit và 2 - axetylpyriđin
Hợp chất N(4) - metylthiosemicacbazit 2 – axetylpyriđin Vị trớ (ppm) 8,55 7,81 4,42 2,898 C6H C8H C9H C10H C11H Quy gỏn N(2)H N(4)H N(1)H C5H3 2,729 8,686 7,474 7,836 8,032 N C O H3C(6) (7) (9) (8) (10) (11)
Bảng 3.4 - Cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộnghưởng từ hạt nhõn 13C chuẩn của N(4) – metylthiosemicacbazit và 2 - axetylpyriđin
Hợp chất Vị trớ (ppm) Quy gỏn N(4) - metylthiosemicacbazit 178,68 C3S 30,08 C5 2 - axetylpyriđin 199,81 C1 25,67 C6 153,56 C7 148,97 C8 127,04 C9 136,77 C10 121,50 C11 Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1
H và 13C của phối tử Hmthapyr được đưa ra trờn cỏc Hỡnh 3.12 và 3.13.
Khi phản ứng ngưng tụ xảy ra thỡ O của nhúm C = O trong 2 - axetylpyriđin bị thay thế bởi nguyờn tử N của nhúm N1
H2 trong N(4) - metylthiosemicacbazit. Sự thay đổi này cú thể chứng minh thơng qua sự xuất hiện cỏc tớn hiệu cộng hưởng trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1H và 13C của phối tử Hmthapyr. Trờn phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hmthapyr khụng thấy xuất hiện tớn hiệu cộng hưởng của proton nhúm N1H2 ở 4,42 ppm (Bảng 3.3) như trong phổ cộng hưởng từ proton chuẩn của N(4) - metyl thiosemicacbazit. Trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hmthapyr khụng thấy xuất hiện tớn hiệu cộng hưởng của cacbon nhúm C = O ở 199,81 ppm (Bảng 3.4) như trong phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C chuẩn của 2 - axetylpyriđin. Như vậy, cú thể thấy khi xảy ra phản ứng ngưng tụ giữa N(4) - metylthiosemicacbazit và 2 - axetylpyriđin hai proton trong N(4) - metylthiosemicacbazit đó bị tỏch ra cựng với oxi của nhúm C = O của 2 - axetylpyriđin.
Hỡnh 3.12 : Phổ cộng hưởng từ proton 1H của phối tử Hmthapyr. N C N (1) H3C(6) HN(2) C(3) N(4)HC(5)H3 S (7) (9) (8) (10) (11)
Trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hmthapyr khụng thấy xuất hiện tớn hiệu cộng hưởng của cacbon nhúm C = O ở 199,81 ppm như trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của 2 - axetylpyriđin. Nhưng trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hmthapyr thấy xuất hiện tớn hiệu cộng hưởng của cacbon nhúm C = N ở 147,81 ppm. Điều này chứng minh cho sự thay thế nguyờn tử O nhúm C = O bằng nguyờn tử N nhúm N1H2. Cacbon trong nhúm C = N của vịng pyriđin lại cộng hưởng ở vựng trường thấp hơn với độ chuyển dịch húa học là 154,71 ppm do ảnh hưởng của mật độ electron trong vũng pyriđin.
Trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử thấy xuất hiện tớn hiệu cộng hưởng ở 178,68 ppm được gỏn cho cacbon nhúm C = S. Điều này cho thấy ở trạng thỏi tự do phối tử tồn tại ở dạng thion trong điều kiện ghi phổ.
Khi phõn tử N(4) - metylthiosemicacbazit tham gia phản ứng ngưng tụ và hỡnh thành mạch liờn hợp – C = N(1)
– N(2)H – C = S nờn nhúm N(2)H bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi sự tạo thành của liờn kết C = N(1). Khi đú mật độ electron trờn N(2)
nhiều hơn N(4) dẫn tới proton liờn kết với N(2) cú độ chuyển dịch húa học cao hơn, do vậy tớn hiệu cộng hưởng của proton N(2)H sẽ bị dịch chuyển nhiều về trường thấp hơn, độ chuyển dịch hố học cao hơn. Proton nhúm N(2)H cộng hưởng ở 10,41 ppm. Tớn hiệu cộng hưởng singlet tự ở 8,62 ppm được gỏn cho proton nhúm N(4)
H. Tớn hiệu cộng hưởng của 3 proton nhúm (5)CH3ở 3,06 ppm cũng với pic doublet, hằng số tỏch J5 – 4 = 4,5 Hz. Tớn hiệu của cacbon nhúm này cộng hưởng ở 12,04 ppm trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử. Ba proton nhúm (6)
CH3 cộng hưởng ở 2,39 ppm, với pic singlet tớch phõn là 3 trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1H của phối tử và cacbon nhúm này thỡ cộng hưởng ở 31,11 ppm trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử.
Tớn hiệu cộng hưởng của proton trong vũng pyriđin lần lượt xuất hiện ở 8,80, 8,41, 7,93 và 7,47 ppm trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1H của phối tử. Cỏc tớn hiệu cộng hưởng của cacbon trong vũng pyriđin cũn lại xuất hiện ở 147,82, 136,23, 123,81 và 120,72 ppm. Cỏc tớn hiệu cộng hưởng của cỏc proton và cacbon trong phổ
cộng hưởng từ hạt nhõn 1H và 13C của phối tử được liệt kờ đầy đủ trong Bảng 3.5 và 3.6.
Bảng 3.5 - Cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1
H của phối tử Hmthapyr
Vị trớ (ppm) 10,41 8,62 3,06 2,39 8,80 7,93 7,47 8,41
Quy gỏn N(2)H N(4)H C5H C6H C8H C9H C10H C11H
Bảng 3.6 - Cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộnghưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hmthapyr
Vị trớ
(ppm) 178,68 147,81 31,11 12,04 154,71 148,41
136,23; 123,81; 120,72
Quy gỏn C3S CN1 C5 C6 C7 C8 C9 - C11
Như vậy, cụng thức cấu tạo của phối tử đỳng với cộng thức dự kiến:
N C N H3C HN C NHCH3 S
3.3.2. Phổ cộng hưởng từ proton của cỏc phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2
Phổ cộng hưởng từ protoncủa cỏc phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 được trỡnh bày trờn cỏc Hỡnh 3.14 và 3.15.
Hỡnh 3.14: Phổ cộnghưởng từ hạt nhõn 1
Hỡnh 3.15: Phổ cộnghưởng từ hạt nhõn 1
Trờn phổ cộng hưởng từ proton của hai phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 đều khụng thấy xuất hiện tớn hiệu cộng hưởng của proton nhúm N(2)H. Điều này cú thể giải thớch do xảy ra sự thiol húa của phối tử khi chuyển từ phối tử tự do vào phức chất. H nhúm N(2)H bị tỏch ra hỡnh thành liờn kết SH nhưng sau đú H này cũng bi tỏch ra để S liờn kết với ion kim loại. Như vậy, phức chất được hỡnh thành qua nguyờn tử S.
Khi chuyển từ phối tử tự do vào phức chất cịn cú sự thay đổi về tớn hiệu cộng hưởng của proton trong vũng pyriđin trong phức chất Zn(mthapyr)2 do N trong vũng này cũng tham gia phối trớ với ion kim loại.
Cỏc tớn hiệu cộng hưởng của cỏc proton khỏc xuất hiện khỏ đầy đủ trờn phổ cộng hưởng từ hạt nhõn của cỏc phức chất được liệt kờ đầy đủ trong Bảng 3.7 cho phộp khẳng định cỏc phức chất này đó được hỡnh thành.
Bảng 3.7 - Cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1
H của phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2
Quy kết (ppm) Hợp chất
Hmthapyr Pd(mthapyr)2 Zn(mthapyr)2
N(2)H 10,41 - - N(4)H 8,80 8,02 7,10 Hpyriđin 8,62; 8,41; 7,93; 7,47 8,55; 8,15; 7,82; 7,62 7,86; 7,77; 7,74; 7,27 C(5)H3 3,06 2,87 2,90 C(6)H3 2,39 2,36 2,58
Qua phõn tớch phổ cộng hưởng từ hạt nhõn của hai phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 cho thấy, trong hai phức chất này đều chứa hai phối tử Hmthapyr.
Tuy nhiờn, đặc trưng của Pd(II) là tham gia phối trớ 4 nờn Pd(II) khơng tham gia phối trớ với Npyriđin.
Kết quả phõn tớch phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhõn của cỏc phức chất cú thể đưa ra cụng thức cấu tạo của cỏc phức chất như sau:
N C H3C C S NHCH3 M N C N CH3 N C S H3CHN N N
Cụng thức cấu tạo của cỏc phức chất, M: Pd, Ni và Zn
3.4. KẾT QUẢ THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT PHỨC CHẤT
Kết quả thử hoạt tớnh khỏng sinh vi sinh vật kiểm định đối với 04 mẫu, gồm: 01 mẫu phối tử HL và 03 mẫu phức chất trờn 3 dũng vi khuẩn Gram (+), 3 dũng vi khuẩn Gram (-) và 1 dũng nấm được liệt kờ trong Bảng 3.6.
Kết quả thử hoạt tớnh khỏng sinh trờn 3 dũng vi khuẩn Gram (+): Bacillus subti, Staphylococcus aureus, Lactobacillus fermentum, 3 dũng vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica và 1 dũng nấm: Candida albicans cho thấy, với phức chất Ni(mthapyr)2 khụng thể hiện hoạt tớnh ở nồng độ đem thử nhưng đối với phối tử Hmthapyr và hai phức chất Pd(mthapyr)2 và
vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis; với giỏ trị nồng độ gõy chết ẵ tế bào IC50 lần lượt là 0,5 và 6,167 g/ml và 1 dũng nấm Candida albican, với IC50 là 5,33 g/ml. Phức chất Pd(mthapyr)2 cú hoạt tớnh đỏng kể với cả 3 vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Lactobacillus fermentum, với IC50 lần lượt là 2,6; 1,654 và 1,333 g/ml. Phức chất Zn(mthapyr)2 cú hoạt tớnh đỏng kể với cả vi khuẩn Gram (+): Lactobacillus fermentum, với IC50 là 32 g/ml và MIC là 20 g/ml.
Bảng 3.8 - Kết quả thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định của phối tử và phức chất tương ứng
STT Tờn mẫu
Nồng độ ức chế 50% sự phỏt triển của vi sinh võt và nấm kiểm định (g/ml)
Gram (+) Gram (-) Nấm
Sta Bac Lac Sal Esc Pse Can
1 Hmthapyr IC50 0,5 6,167 >128 >128 >128 >128 5,33 2 Pd(mthapyr)2 IC50 2,6 1,654 1,333 >128 >128 >128 >128 3 Zn(mthapyr)2 IC50 >128 >128 32 >128 >128 >128 >128 MIC >128 >128 20 >128 >128 >128 >128 4 Ni(mthapyr)2 IC50 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 MIC >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128
Lac: Lactobacillus fermentum, Bac: Bacillus subtilis, Sta : Staphylococcus aureus,
Sal : Salmonella enterica, Esc : Escherichia coli, Pes: Pseudomonas aeruginosa,
Can: Candida albican
MIC là nồng độ ức chế tối thiểu
Giỏ trị 128 g/ml là nồng độ thử cao nhất đối với chất sạch Kết quả này cú thể đúng gúp một số dữ kiện thực nghiệm cho việc nghiờn cứu hoạt tớnh sinh học để tỡm ra ứng dụng của cỏc thiosemicacbazon và phức chất của chỳng với kim loại chuyển tiếp.
KẾT LUẬN
1. Đó tổng hợp được 01 thiosemicacbazon Hmthapyr từ N(4) - metyl thiosemicacbazit và cỏc hợp chất cacbonyl là 2 – axetylpyriđin. Kết quả nghiờn cứu phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạtnhõn cho thấy phản ứng ngưng tụ giữa N(4) – metylthiosemicacbazit với 2 – axetyl pyriđin đó xảy ra hồn toàn giữa nhúm NH2 của thiosemicacbazit và nhúm C = O của hợp chất cacbonyl. Đó tổng hợp được 03 phức chất Pd(mthapyr)2, Ni(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2. Kết quả phõn tớch phổ khối lượng của cỏc phức chất cho phộp giả thiết cụng thức
phõn tử của 3 phức chất là: C18H22N8S2Pd, C18H22N8S2Ni và C18H22N8S2Zn. 2. Đó nghiờn cứu cỏc phức chất Ni(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 bằng phương phỏp
phổ hấp thụ hồng ngoại; 2 phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 bằng phương phỏp phổ cộng hưởng từ hạtnhõn 1H. Cỏc kết quả thu được cho thấy: Cỏc phối tử tự do đều tồn tại dưới dạng thion cũn trong phức chất chỳng đều dưới dạng thiol, phối tử tham gia phối trớ với ion trung tõm qua cỏc nguyờn tử N(1) và S. Đó đưa ra giả thiết về cụng thức cấu tạo của cỏc phức chất.
3. Bước đầu đó thử hoạt tớnh khỏng khuẩn của phối tử Hmthapyr và 03 phức chất trờn 06 chủng vi khuẩn thuộc cả hai loại Gram (+), Gram (-) và 01 chủng nấm. Kết quả cho thấy phối tử Hmthapyr và 02 phức chất Pd(mthapyr)2 và Zn(mthapyr)2 cú khả năng diệt khuẩn đỏng kể đối với một số chủng khuẩn đem thử.
TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt
1. Trịnh Ngọc Chõu (1993), Tổng hợp, nghiờn cứu cấu tạo của cỏc phức chất Coban, Niken, Đồng và Molipđen với một số Thiosemicacbazon và thăm dũ hoạt tớnh sinh học của chỳng, Luận ỏn Phú Tiến sĩ Hố học, Trường đại học
Khoa học Tự nhiờn, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
2. Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2011), Húa học vơ cơ (quyển 2- cỏc nguyờn tố
d và f), Nhà xuất bản giỏo dục Việt Nam, Hà Nội.
3. Nguyễn Thị Bớch Hường (2012), Tổng hợp, nghiờn cứu cấu tạo và thăm dị hoạt
tớnh sinh học của cỏc phức chất Pd(II), Ni(II) với một số dẫn xuất Thiosemicacbazon, Luận ỏn Tiến sĩ Hoỏ học, Trường đại học Khoa học Tự
nhiờn - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
4. Dương Tuấn Quang (2002), Tổng hợp nghiờn cứu cấu trỳc và thăm dũ hoạt tớnh sinh học của phức Platin với một số Thiosemicacbazon, Luận ỏn Tiến