CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM
a. Phỏ mẫu phức của niken
Cõn chớnh xỏc một lƣợng mo gam mẫu trong khoảng 0,03 ữ 0,05 gam,
chuyển vào bỡnh Kendan. Thấm ƣớt mẫu bằng vài giọt H2SO4 đặc rồi đun trờn bếp điện cho tới khi mẫu tan hết. Để nguội, rồi nhỏ vào đú 2 ml dung dịch H2O2 30%, tiếp tục đun cho tới khi cú khúi trắng thốt ra. Lặp lại cơng đoạn nhƣ vậy cho tới khi thu đƣợc dung dịch trong suốt cú màu xanh nhạt. Để nguội dung dịch thu đƣợc, trƣớc khi tiến hành xỏc định hàm lƣợng ion kim loại trong phức chất nhƣ dƣới đõy.
b. Xỏc định hàm lượng niken trong phức chất
Chuyển dung dịch sau khi phỏ mẫu phức chất Ni(II) vào bỡnh định mức 50 ml. Hỳt 10ml dung dịch Ni(II) vào bỡnh nún 250 ml, điều chỉnh mơi trƣờng bằng dung dịch NH3 loóng tới pH = 8, thờm chỉ thị murexit (dung dịch cú màu vàng nhạt) rồi chuẩn độ bằng dung dịch EDTA cú nồng độ C mol/l, tới khi dung dịch chuyển sang màu tớm. Thể tớch dung dịch EDTA tiờu tốn là V ml. Hàm lƣợng Ni trong mẫu đƣợc tớnh theo cơng thức sau:
Ni o 50 V C 58 10 %m 100% 1000 m
2.1.3.4. Phƣơng phỏp thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định của cỏc phối tử và cỏc phức chất.
Hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định đƣợc thực hiện dựa trờn phƣơng phỏp pha loóng đa nồng độ. Đõy là phƣơng phỏp thử nhằm đỏnh giỏ mức độ khỏng vi sinh vật kiểm định và nấm mạnh hay yếu của cỏc mẫu thử thụng qua cỏc giỏ trị MIC (Minimum inhibitor concentration - nồng độ ức chế tối thiểu), IC50 (50% inhibitor
concentration - nồng độ ức chế 50%), MBC (Minimum bactericidal concentration -
nồng độ diệt hết khuẩn tối thiểu). Cỏc chủng vi sinh vật kiểm định gồm cỏc vi khuẩn và nấm kiểm định gõy bệnh ở ngƣời:
- Staphylococcus aureus: cầu khuẩn gram (+), gõy mủ cỏc vết thƣơng, vết bỏng,
gõy viờm họng, nhiễm trựng cú mủ trờn da và cỏc cơ quan nội tạng.
- Lactobacillus fermentum: vi khuẩn gram (+), là loại vi khuẩn đƣờng ruột lờn men cú ớch, thƣờng cú mặt trong hệ tiờu hoỏ của ngƣời và động vật.
- Escherichia coli: vi khuẩn gram (-), gõy một số bệnh về đƣờng tiờu hoỏ nhƣ viờm dạ dày, viờm đại tràng, viờm ruột, viờm lỵ trực khuẩn.
- Pseudomonas aeruginosa: vi khuẩn gram (-), trực khuẩn mủ xanh, gõy nhiễm
trựng huyết, cỏc nhiễm trựng ở da và niờm mạc, gõy viờm đƣờng tiết niệu, viờm màng nóo, màng trong tim, viờm ruột.
- Salmonella enterica: vi khuẩn gram (-), vi khuẩn gõy bệnh thƣơng hàn, nhiễm trựng đƣờng ruột ở ngƣời và động vật.
- Candida albicans: là nấm men, thƣờng gõy bệnh tƣa lƣỡi ở trẻ em và cỏc bệnh
phụ khoa.
Mụi trƣờng nuụi cấy: MHB (Mueller-Hinton Broth), MHA (Mueller-Hinton Agar); TSB (Tryptic Soy Broth); TSA (Tryptic Soy Agar) cho vi khuẩn; SDB (Sabouraud-2% dextrose broth) và SA (Sabouraud-4% dextrose agar) cho nấm.
Mẫu đƣợc pha trong DMSO (Dimethyl sulfoxide) với cỏc nồng độ 128; 32; 8; 2; 0,5 g/ml. Cỏc dung dịch vi sinh vật hoặc nấm với nồng độ 5.105 cfu/ml khi tiến hành thử. Sau đú lấy 10 l dung dịch mẫu thử theo cỏc nồng độ đó đƣợc pha
loóng, thờm 200 l dung dịch vi sinh vật và nấm, ủ 37oC trong 24 giờ.
Giỏ trị IC50 đƣợc tớnh tốn dựa trờn số liệu đo độ đục của mụi trƣờng nuụi cấy bằng mỏy quang phổ TECAN (Genios) và phần mềm raw data.
2.2. TỔNG HỢP PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT 2.2.1. Tổng hợp phối tử 2.2.1. Tổng hợp phối tử
Mặc dự cú hai nhúm NH2 trong phõn tử nhƣng ở điều kiện thƣờng thiosemicacbazit chỉ ngƣng tụ với 1 phõn tử hợp chất cacbonyl ở nhúm NH2- hiđrazin theo tỷ lệ mol là 1 : 1. Phản ứng này xảy ra định lƣợng [4]. Khi một nguyờn tử hiđro của nhúm NH2 - amit trong thiosemicacbazit bị thế bởi cỏc nhúm metyl hay phenyl... phản ứng ngƣng tụ này càng chọn lọc hơn vỡ chỉ cịn một nhúm NH2-
hiđrazin trong phõn tử. Cỏc thiosemicacbazon của p-đimetyl amino benzanđehit với thiosemicacbazit và cỏc dẫn xuất thế N(4) của thiosemicacbazit trong luận văn này đƣợc chỳng tụi tổng hợp theo tỷ lệ mol thiosemicacbazit : hợp chất cacbonyl = 1 : 1 theo sơ đồ chung dƣới đõy, mụ phỏng theo cỏch tổng hợp cỏc thiosemicacbazon khỏc trong cỏc tài liệu [1, 7, 27].
R: H, CH3, C6H5
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ chung tổng hợp cỏc phối tử thiosemicacbazon
Hoà tan 0,01 mol (0,91 g thiosemicacbazit, 1,05 g N(4) - metyl thiosemicacbazit hoặc 1,67 g N(4) - phenyl thiosemicacbazit) trong 30 ml nƣớc đó đƣợc axit hố bằng dung dịch HCl sao cho mơi trƣờng cú pH bằng 1- 2. Sau đú, đổ từ từ dung dịch này vào 20 ml dung dịch etanol đó hồ tan 0,01 mol p-đimetyl amino benzanđehit (1,49 g). Hỗn hợp này đƣợc khuấy trờn mỏy khuấy từ ở nhiệt độ phũng đến khi xuất hiện kết tủa màu trắng. Tiếp tục khuấy thờm 2 giờ nữa ở nhiệt độ phũng để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc kết tủa trờn phễu lọc đỏy thuỷ tinh xốp, rửa bằng nƣớc, hỗn hợp etanol - nƣớc, cuối cựng bằng đietyl ete. Sản phẩm đƣợc làm khụ trong bỡnh hỳt ẩm đến khối lƣợng khơng đổi trƣớc khi tiến hành cỏc nghiờn cứu tiếp theo.
Kết quả tổng hợp cỏc phối tử và màu sắc, dung mơi hịa tan chỳng đƣợc trỡnh bày trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Cỏc thiosemicacbazon tổng hợp được
TT Hợp chất thiosemicacbazit Thiosemicacbazon tƣơng ứng Ký hiệu Màu sắc Dung mơi hồ tan 1 Thiosemicacbazit Hthpmb trắng etanol, CHCl3, DMF,
DMSO… 2 N(4)-metyl thiosemicacbazit Hmthpmb trắng etanol, CHCl3, DMF,
DMSO… 3 N(4)-phenyl thiosemicacbazit Hpthpmb trắng etanol, CHCl3, DMF,
DMSO…
2.2.2. Tổng hợp cỏc phức chất
Nhƣ đó nờu ở phần tổng quan, tựy thuộc vào số nguyờn tử cho cú trong phõn tử mà thiosemicacbazon cú thể là phối tử hai càng hay ba càng. Thiosemicacbazon của p-đimetyl amino benzanđehit khơng cú thờm ngun tử cho nào ở phần hợp chất cacbonyl nờn thƣờng thể hiện dung lƣợng phối trớ là 2 với bộ nguyờn tử cho là N(1) và S [3, 7, 27]. Ion Ni2+ thƣờng tạo thành phức chất với số phối trớ 4 với nhiều thiosemicacbazon khỏc nhau [10, 20, 22] nờn chỳng tụi đó tổng hợp phức chất theo tỷ lệ mol giữa ion kim loại và phối tử là 1 : 2. Cỏch tổng hợp đƣợc thực hiện nhƣ sau, mụ phỏng theo cỏch tổng hợp một số phức thiosemicacbazon khỏc trong cỏc tài liệu [1, 7, 26]:
Hoà tan hoàn toàn 4 mmol phối tử (0,888 g Hthpmb, 0,944 g Hmthpmb, 1,192 g Hpthpmb) trong 30 ml etanol núng rồi đổ từ từ vào dung dịch của 2 mmol muối NiCl2 (10 ml, 0,2 M) đó đƣợc điều chỉnh mụi trƣờng bằng NH3 đặc đến khi vừa đủ tạo thành phức amoniacat (pH: 9 - 10). Vừa đổ, vừa khuấy đều hỗn hợp trờn mỏy khuấy từ ở nhiệt độ phũng khi thấy xuất hiện kết tủa màu nõu thỡ khuấy tiếp 2 giờ nữa. Lọc, rửa kết tủa trờn phễu lọc thuỷ tinh đỏy xốp bằng nƣớc, hỗn hợp etanol - nƣớc, etanol và cuối cựng bằng đietyl ete. Làm khơ chất rắn thu đƣợc trong bỡnh hỳt ẩm đến khối lƣợng khụng đổi trƣớc khi tiến hành nghiờn cứu phức chất.
Kết quả tổng hợp, màu sắc và một số dung mơi hịa tan của 3 phức chất đƣợc trỡnh bày trờn Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Cỏc phức chất, màu sắc và một số dung mơi hịa tan chỳng
TT Phức chất của Ni(II) Dung mơi hồ tan
Ký hiệu Màu sắc
1 Ni(thpmb)2 Nõu DMSO, DMF…
2 Ni(mthpmb)2 Nõu DMSO, DMF…
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI TRONG PHỨC CHẤT
Sau khi tiến hành phõn tớch hàm lƣợng ion kim loại trong phức chất và bằng cỏch tớnh tốn theo cơng thức đó chỉ ra chỳng tơi thu đƣợc Bảng 3.1.
Bảng 3.1: Kết quả phõn tớch hàm lượng kim loại trong cỏc phức chất
STT Phức chất Hàm lƣợng ion kim loại
Lý thuyết(%) Thực tế (%)
1 Ni(thpmb)2 11,60 11,94
2 Ni(mthpmb)2 10,98 10,78
3 Ni(pthpmb)2 8,90 8,67
Kết quả phõn tớch hàm lƣợng kim loại trong phức chất khỏ phự hợp với lý thuyết. Do đú bƣớc đầu cú thể thấy cụng thức giả định của cỏc phức chất thu đƣợc là đỳng.
3.2. PHỔ KHỐI LƢỢNG CỦA CÁC PHỨC CHẤT
Phổ khối lƣợng của cỏc phức chất Ni(thpmb)2, Ni(mthpmb)2 và Ni(pthpmb)2 đƣợc đƣa ra trờn cỏc Hỡnh 3.1; 3.2; 3.3.
Hỡnh 3.2. Phổ khối lượng của phức chất Ni(mthpmb)2
Khối lƣợng của cỏc phức chất và tỷ số m/z của pic ion phõn tử thu đƣợc trờn phổ khối lƣợng của cỏc phức chất đƣợc liệt kờ trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Khối lượng mol của cỏc phức chất theo cụng thức phõn tử giả định và thực nghiệm
Phức chất M m/z ([M + H]+)
Ni(thpmb)2 500 501
Ni(mthpmb)2 528 529
Ni(pthpmb)2 652 653
Trờn phổ khối của cỏc phức chất đều xuất hiện pic cú cƣờng độ cao với trị số m/z ứng đỳng bằng khối lƣợng mol của cỏc phức chất cộng thờm 1 đơn vị. Điều đú chứng tỏ cỏc phức chất đó bị proton húa và cơng thức phõn tử giả định của cỏc phức chất này là đỳng. Cỏc phức chất đều là phức đơn nhõn và bền trong điều kiện ghi phổ.
Trờn phổ khối lƣợng của cỏc phức chất đều xuất hiện cụm pic với cỏc tần suất xuất hiện khỏc nhau quanh pic cú cƣờng độ cao nhất. Điều này đƣợc giải thớch là do cỏc nguyờn tử trong phức chất Ni, S, N, C là những nguyờn tố cú nhiều đồng vị.
Bảng 3.3. Cường độ tương đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử trờn phổ
khối lượng và theo lý thuyết của phức chất Ni(thpmb)2
m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 500 100 100 501 26,52 27,05 502 50,48 54,94 503 14,35 16,75 504 10,92 16,99 505 2,66 1,65
Với việc tổng kết và so sỏnh cỏc giỏ trị thực nghiệm thu đƣợc từ phổ thực nghiệm và giỏ trị lý thuyết thu đƣợc từ việc ỏp dụng phần mềm isotope distribution
caculator (http://www.sisweb.com/mstools/isotope) tớnh tốn cho cụm tớn hiệu
đồng vị của phõn tử của cỏc phức chất lần lƣợt là NiC20H26N8S2, NiC22H30N8S2 và NiC32H34N8S2 trong cỏc Bảng 3.3; 3.4 và 3.5
Bảng 3.4. Cường độ tương đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử trờn phổ khối lượng và theo lý thuyết của phức chất Ni(mthpmb)2
m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 528 100 100 529 28,74 28,46 530 51,08 54,87 531 15,48 16,52 532 11,24 12,10 533 2,9 4,01
Bảng 3.5. Cường độ tương đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử trờn phổ khối lượng và theo lý thuyết của phức chất Ni(pthpmb)2
m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 652 100 100 653 39,62 45,10 654 54,74 65,22 655 61,20 69,44 656 17,20 25,19 657 9,22 14,75
Kết quả so sỏnh cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử theo thực nghiệm và theo lý thuyết đối với cỏc phức chất trờn cỏc Bảng 3.3, 3.4; 3.5 cho thấy sự sai khỏc nhau khơng nhiều. Nhƣ vậy cú thể khẳng định cụng thức phõn tử giả định của cỏc phức chất hoàn toàn đỳng.
3.3. NGHIấN CỨU PHỨC CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI
Cấu tạo của p-đimetylamino benzanđehit và hai dạng tồn tại của cỏc phối tử: dạng thion và thiol.
Phổ hấp thụ hồng ngoại của cỏc phối tử và phức chất của nú với Ni(II) đƣợc chỉ ra trờn Hỡnh 3.4; 3.5; 3.6; 3.7; 3.8; 3.9 cỏc dải hấp thụ đƣợc liệt kờ trong Bảng 3.6.
Trờn phổ hấp thụ hồng ngoại của cỏc phối tử và phức chất đều xuất hiện dải hấp thụ ở vựng 3200 - 3400 cm1- dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của nhúm NH. Tuy nhiờn khi đi vào trong phức chất thỡ cƣờng độ cỏc dải này đó bị giảm khỏ mạnh hoặc sự biến mất của 1 dải hấp thụ. Điều này cú thể giải thớch là khi tham gia tạo phức một nguyờn tử H của nhúm NH đó bị tỏch ra và dải hấp thụ đặc trƣng cho nhúm NH chỉ là dải hấp thụ của một nhúm NH chứ khơng phải là tớn hiệu trựng chập của cả hai nhúm NH.
Trờn phổ hấp thụ hồng ngoại của cỏc phối tử tự do cũng khụng thấy xuất hiện dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của liờn kết S – H ở vựng 2570 cm1 mà thấy xuất hiện dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của liờn kết C = S, điều này cho thấy phối tử tự do tồn tại ở trạng thỏi thion trong điều kiện ghi phổ. Trờn phổ của cỏc phối tử tự do dải này xuất hiện ở vị khoảng 815 – 826 cm1 nhƣng khi tạo phức dải đều bị giảm 4 - 19 cm-1 về số súng. Sự chuyển dịch về phớa số súng thấp hơn này đƣợc giải thớch là do sự thiol hố của phần khung thiosemicacbazon và S sẽ tham gia liờn kết với Ni. Một bằng chứng khỏc cho thấy nguyờn tử H ở N(2)H bị tỏch ra là sự xuất hiện của dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của
C N H O C H3 C H3 p-đimetylamino benzanđehit Dạng thion Dạng thiol
liờn kết N = C ở 1601, 1604 và 1605 cm-1 lần lƣợt trong cỏc phức chất Ni(thpmb)2, Ni(mthpmb)2, Ni(pthpmb)2.
Hỡnh 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hthpmb
Hỡnh 3.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hmthpmb
Hỡnh 3.8: Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hpthpmb
Bảng 3.6. Cỏc dải hấp thụ đặc trưng trong phổ của Hthpnb, Ni(thpmb)2, Hmthpmb, Ni(mthpmb)2, Hpthpmb và Ni(pthpmb)2 Hợp chất Dải hấp thụ (cm-1) (NH) (N(2)=C) (C=N(1)) (CNN) (NN) (C=S) Hthpmb 3122 - 1594 1440 1081 818 Ni(thpmb)2 3405, 3292, 3129 1601 1576 1430 - 814 Hmthpmb 3330, 3153 - 1591 1432 1076 815 Ni(mthpmb)2 3341, 3150 1604 1570 1400 1064 811 Hpthpmb 3318, 3257 - 1596 1439 1070 826 Ni(pthpmb)2 3399 1605 1571 1430 - 807
Ngồi ra, ta cịn thấy trờn phổ của cỏc phối tử tự do dải hấp thụ ở 1594, 1591 và 1596 cm1 lần lƣợt trong cỏc phối tử Hthpmb, Hmthpmb và Hpthpmb đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của liờn kết C = N(1) nhƣng trong phổ của cỏc phức chất thỡ dải này bị giảm về cƣờng độ và dịch chuyển về số súng thấp hơn ở 1576, 1570 và 1571 cm-1 lần lƣợt trong phức chất tƣơng ứng. Điều này chứng tỏ nguyờn tử N(1) cú tham gia tạo liờn kết phối trớ với ion kim loại trung tõm. Vỡ khi tham gia liờn kết, mật độ electron trờn nguyờn tử này giảm đi, kộo theo sự giảm về độ bội liờn kết C = N và giảm số súng của dải hấp thụ đặc trƣng. Một bằng chứng khỏc cho thấy liờn kết đƣợc thực hiện qua nguyờn tử N(1) là sự chuyển dịch về số súng thấp hơn của dải dao động húa trị đặc trƣng cho CNN và NN khi chuyển từ phối tử tự do vào phức chất tƣơng ứng. Dải dao động húa trị của CNN xuất hiện ở 1440, 1432 và 1439 cm-1 và giảm về 1430, 1400 và 1430 trong cỏc phức chất tƣơng ứng. Dải dao động húa trị đặc trƣng cho nhúm NN ở 1081, 1076 và 1070 cm-1 và giảm về 1064 cm-1 trong
phức chất Ni(mthpmb)2 và xuất hiện rất yếu dƣới dạng một vai phổ trong hai phức chất cũn lại.
Qua phõn tớch phổ hấp thụ hồng ngoại của cỏc phối tử và phức chất ta cú thể thấy khi tạo phức, cỏc phối tử đúng vai trị nhƣ một anion và liờn kết trong phức chất đƣợc xảy ra do cặp nguyờn tử cho là N(1) và S.
3.4. PHỔ CỘNG HƢỞNG TỪ HẠT NHÂN 1H VÀ 13C CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT
3.4.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 1H và 13C của cỏc phối tử
Cụng thức cấu tạo của cỏc phối tử nhƣ sau:
(1) (2) (4) N N C S NH2 N CH3 CH3 C H 1' 2' 3' 4' 5' 6' H Hthpmb (1) (2) (4) CH3 N N C S NH N CH3 CH3 C H 1' 2' 3' 4' 5' 6' 5 H Hmthpmb (1) (2) (4) N N C S NH N CH3 CH3 C H 1' 2' 3' 4' 5' 6' 5 6 7 8 9 10 H Hpthpmb R: H, CH3, C6H5 Mụ hỡnh tạo phức
Phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 1H và 13C của cỏc phối tử Hthpmb, Hmthpmb và Hpthpmb đƣợc đƣa ra trờn Hỡnh 3.11; 3.13; 3.15; 3.17; 3.19; 3.21.