Hỡnh 3.12. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Co(pthacp)2
Bảng 3.5. Một số dải hấp thụ đặc trưng trong phổ IR của Hmthacp, Hpthacp và phức chất tương ứng của chỳng với Cu(II), Co(II)
Hợp chất Dải hấp thụ (cm -1) v(NH) v(N(2)=C) v(C=N1) v(CNN) v(C=S) Hmthacp 3340, 3261 - 1544 1457 763 Cu(mthacp)2 3447, 2930 1595 1517 1403 702 Co(mthacp)2 3320, 3067 1555 1490 1401 699 Hpthacp 3419, 3053 - 1521 1441 765 Cu(pthacp)2 3336,2929 1595 1491 1427 693 Co(pthacp)2 3320 1591 1494 1435 755
Trờn phổ của cỏc phối tử Hmthacp và Hpthacp khụng thấy xuất hiện dải hấp thụ mạnh trong vựng 1650 - 1860 cm-1 đặc trƣng cho nhúm C = O. Điều này
chỉ ra rằng phản ứng ngƣng tụ giữa cỏc dẫn xuất của thiosemicacbazit và axetophenon xảy ra hoàn toàn. Kết quả này hoàn toàn phự hợp với kết quả phõn tớch phổ 1H – NMR và 13C – NMR ở phần 3.2. Sự vắng mặt của dải trong vựng 2550 - 2600cm-1 đặc trƣng cho dao động của nhúm S – H chứng tỏ ở trạng thỏi rắn cỏc phối tử đều tồn tại ở dạng thion.
Khi so sỏnh phổ của phức chất với phổ của phối tử tƣơng ứng cú thể thấy cú sự khỏc biệt đỏng kể. Điều này cho thấy phức chất đó đƣợc tạo thành và trờn phổ hấp thụ hồng ngoại của cỏc phức chất cú thể thấy sự biến mất của một dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động húa trị của nhúm –NH ở vựng trờn 3000 cm-1, cựng với đú là sự xuất hiện dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động húa trị của nhúm N(2) = C tại 1595, 1555, 1595, 1591 cm-1 lần lƣợt trong cỏc phức Cu(mthacp)2, Co(mthacp), Cu(pthacp)2, Co(pthacp)2. Điều này chứng tỏ khi tạo phức nguyờn tử H trong nhúm N(2)H Đó chuyển sang nguyờn tử S, nghĩa là bị thiol húa. Tuy nhiờn, trờn phổ của cả hai phức chất đều khụng xuất hiện dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động húa trị của nhúm SH trong vựng 2550 - 2600 cm-1. Điều này đƣợc giải thớch là do nguyờn tử H này đó bị thay thế bởi kim loại. Khi tạo phức cỏc phối tử thiosemicacbazon đó thực hiện lần lƣợt hai quỏ trỡnh thiol húa và deproton húa để tạo liờn kết với ion kim loại qua nguyờn tử S. Bằng chứng là sự chuyển dịch về số súng thấp hơn của dải dao động húa trị đặc trƣng cho liờn kết CS khi chuyển từ phối tử vào phức chất tƣơng ứng dải C= S ở 763, 765 cm-1 lần lƣợt trong cỏc phối tử Hmthacp, Hpthacp cũng bị chuyển dịch về vựng cú số súng thấp hơn trong phổ của cỏc phức chất tƣơng ứng, ở 702, 699cm-1 trong phức Cu(mthacp)2, Co(mthacp)2 và 693,7 5 5 cm-1 trong phức Cu(pthacp)2, Co(pthacp)2.
Bờn cạnh đú, dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động húa trị của nhúm C = N(1) ở 1544, 1521 cm-1 (liờn kết tạo thành trong phản ứng ngƣng tụ) và dải CNN ở 1457, 1441 cm-1 lần lƣợt trong cỏc phối tử Hmthacp, Hpthacp cũng bị chuyển dịch về vựng cú số súng thấp hơn trong phổ của cỏc phức chất tƣơng ứng là bằng chứng cho thấy sự tạo phức đƣợc thực hiện qua nguyờn tử N(1)
Cỏc dữ kiện trờn đõy, cho phộp giả thiết rằng khi tạo phức với Cu(II), Co(II) cỏc phối tử Hmthacp và Hpthacp đúng vai trũ là phối tử hai càng, sự tạo phức đƣợc thực hiện qua cỏc nguyờn tử S và N(1) nhƣ mơ hỡnh dƣới đõy.
M: Cu, Co; R: CH3, C6H5
3.3.2. Kết quả nghiờn cứu phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthact và phức chất Cu(pthact)2, Co(pthact)2
Cấu tạo của 2 - axetyl thiophen và hai dạng tồn tại của phối tử Hpthact: dạng thion và thiol nhƣ sau.
2-axetyl thiophen
R: H, C6H5
Dạng thion Dạng thiol
Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hpthact và phức chất của nú với Cu(II) và Co(II) đƣợc chỉ ra trờn hỡnh 3.13, 3.14, 3.15; một số dải hấp thụ đặc trƣng đƣợc liệt kờ trong Bảng 3.7.
Hỡnh 3.13. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hpthact
Hỡnh 3.15. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Co(pthact)2
Bảng 3.6. Một số dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthact và cỏc phức chất tương ứng Cu(pthact)2, Co(pthact)2
Hợp chất Dải hấp thụ (cm-1) (NH) (N(2)=C) (C=N(1)) (CNN) (C=S) Hpthact 3306, 3228, 3058 - 1522 1443 800 Cu(pthact)2 3320, 3057 1595 1497 1429 756 Co(pthact)2 3388, 3086 1594 1491 1428 750
Trờn phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử và cả hai phức chất đều xuất hiện cỏc dải hấp thụ ở vựng 3200 - 3400 cm1, đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của cỏc nhúm NH. Tuy nhiờn, trong phổ của cỏc phức chất thỡ dải này đó cú sự thay đổi đỏng kể, sự mất một số dải hấp thụ đặc trƣng khi chuyển từ phối tử tự do Hpthact vào cỏc phức chất tƣơng ứng Cu(pthact)2, Co(pthact)2. Điều này cú thể đƣợc giải
thớch là khi tham gia tạo phức phối tử tồn tại ở dạng thiol một nguyờn tử H của nhúm N(2)H đó bị tỏch ra liờn kết với nguyờn tử S nhƣng ngay sau đú nguyờn tử H này lại bị tỏch ra để S tham gia phối trớ với ion kim loại trung tõm. Trờn phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử tự do Hpthact cũng khụng thấy xuất hiện dải hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của liờn kết S – H ở vựng 2500 - 2600 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 dạng thion trong điều kiện ghi phổ. Trờn phổ của phối tử Hpthact dải này xuất hiện ở vị trớ khoảng 800 cm1 nhƣng khi tạo phức dải này lại xuất hiện ở vị trớ 756, 750 cm1 lần lƣợt trong phức của Cu(pthact)2 và Co(pthact)2. Dải hấp thụ CS này bị chuyển về số súng thấp hơn là do S đó tham gia liờn kết với Cu(II) hoặc Co(II). 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 liờn kết N(2) = C trong hai phức chất, ở 1595 cm1 trong phức chất của Cu(pthact)2 và ở 1594 cm1 trong phức chất của Co(pthact)2.
Ngoài ra, trờn phổ của phối tử tự do cú dải hấp thụ ở 1522 cm1 đặc trƣng cho dao động hoỏ trị của liờn kết C = N(1)
nhƣng trong phổ của cỏc phức chất thỡ dải này chuyển dịch về số súng thấp hơn (ở 1497 cm-1 trong phức chất của Cu(II) và 1491 cm1 trong phức chất Co(II)). 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(1) và giảm số súng của dải hấp thụ đặc trƣng của nú. Một bằng chứng khỏc cho thấy phối trớ trong phức chất đƣợc thực hiện qua nguyờn tử N(1)
là sự chuyển dịch về số súng thấp hơn của dai dao động húa trị đặc trƣng cho nhúm CNN. Dải dao động của nhúm này xuất hiện lần lƣợt trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử của phối tử Hpthact và hai phức chất
Cu(pthact)2 và Co(pthact)2 lần lƣợt là 1443, 1429 và 1428 cm-1
Qua phõn tớch phổ hồng ngoại cú thể thấy khi tạo phức, phối tử Hpthact đúng vai trũ nhƣ phối tử hai càng, anion mang một điện tớch õm do tỏch bớt một proton và liờn kết phối trớ qua cặp nguyờn tử cho là N(1) và S.
3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ KHỐI LƢỢNG CỦA CÁC PHỨC CHẤT 3.4.1. Phổ khối lƣợng của Cu(mthacp)2 và Co(mthacp)2
Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(mthacp)2 và Co(mthacp)2 đƣợc đƣa ra trờn cỏc Hỡnh 3.16 và 3.17.
Trờn phổ của phức chất cỏc phức chất Cu(mthacp)2 và Co(mthacp)2 đều xuất hiện 1 pic với cựng độ lớn, ở tỉ số m/z lần lƣợt bằng 476 và 471. Chỉ số này ứng đỳng bằng trị số của khối lƣợng phõn tử cỏc phức chất cộng thờm 1 đơn vị. Điều đú chứng tỏ đõy là cỏc pic ion phõn tử do phức chất bị proton húa ([M+H]+). Khối lƣơng phõn tử tớnh theo cơng thức giả thiết CuC20H24N6S2 cho Cu(mthacp)2 là 475 và CoC20H24N6S2 cho Co(mthacp)2 là 470. Điều này chứng tỏ phức là đơn nhõn.
Hỡnh 3.17. Phổ khối lượng của phức chất Co(mthacp)2
Để xỏc nhận thờm cụng thức giả định của phức chất chỳng tụi đó so sỏnh cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử trờn phổ thực nghiệm và cƣờng độ tƣơng đối thu đƣợc từ tớnh tốn lý thuyết theo phần mềm Isotope distribution caculator trờn trang web. http.//www.sisweb.com/mstools/isotope cho cụng thức phõn tử CuC20H24N6S2, CoC20H24N6S2. Kết quả so sỏnh đƣợc tập hợp trong Bảng 3.7 và 3.8
Bảng 3.7. Cường độ tương đối của pic đồng vị trong phổ khối lượng của Cu(mthacp)2 Cu20H24N6S2 m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết(%) Thực tế (%) 475 100 100 476 25,76 26,53 477 56,62 56,64 478 13,94 13,66 479 5,87 5,68 480 1,15 1,55
Bảng 3.8. Cường độ tương đối của pic đồng vị trong phổ khối lượng của Co(mthacp)2 Co20H24N6S2 m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 471 100 100 472 25,76 22,66 473 69,46 58,78 474 25,68 23,66 475 48,27 42,96 476 12,44 10,19
Qua biểu đồ cú thể thấy cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử hoàn toàn phự hợp với cƣờng độ tớnh tốn theo lý thuyết. Sự phự hợp này một lần nữa khẳng định thành phần húa học trong cụng thức phõn tử của cỏc phức chất nghiờn cứu.
3.4.2. Phổ khối lƣợng của Cu(pthacp)2 và Co(pthacp)2
Phổ khối lƣợng của cỏc phức chất Cu(pthacp)2 và Co(pthacp)2 đƣợc đƣa ra trờn Hỡnh 3.18 và 3.19.
Hỡnh 3.19. Phổ khối lượng của phức chất Co(pthacp)2
Trờn phổ khối lƣợng của phức chất Cu(pthacp)2 với cụng thức là CuC30H28N6S2 xuất hiện pic cú cƣờng độ lớn với tỷ số m/z là 600 và trờn phổ khối của phức chất Co(pthacp)2 với cụng thức là CoC30H28N6S2 xuất hiện pic cú cƣờng độ lớn với tỷ số m/z là 596. Tỷ số này phự hợp với khối lƣợng phõn tử phức chất cộng thờm 1 đơn vị chứng tỏ đõy là pic ion phõn tử do phức chất bị proton húa [M+H]+. Sự cú mặt của pic này chứng tỏ sự tồn tại của phõn tử phức chất. Pic ion phõn tử cú tần suất xuất hiện lớn nhất. Cựng với đú là sự vắng mặt cỏc pic ở vựng trờn 600. Điều này cho phộp khẳng định phức chất bền và tồn tại ở trạng thỏi đơn phõn tử, khơng bị polyme hố trong điều kiện ghi phổ.
Để xỏc nhận thờm cụng thức giả định của phức chất chỳng tụi đó so sỏnh cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử trờn phổ thực nghiệm và cƣờng độ tƣơng đối thu đƣợc từ tớnh tốn lý thuyết bằng phần mềm Isotope Distribution Caculator. Kết quả so sỏnh đƣợc tập hợp trong
Bảng 3.9. Cường độ tương đối của pic đồng vị trong phổ khối lượng của Cu(pthacp)2 CoC30H28N6S2 m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 599 100 100 600 36,64 58,66 601 59,96 58,66 602 20,25 17,46 603 7,69 6,76 604 1,87 1,94 605 0,38 0,52
Bảng 3.10. Cường độ tương đối của pic đồng vị trong phổ khối lượng của Co(pthacp)2 CoC30H28N6S2 m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết(%) Thực tế (%) 595 100 100 596 36,64 35,67 597 15,39 14,11 598 39,21 39,95 599 0,84 0,81 600 0,13 0,16
Qua biểu đồ cú thể thấy cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử hoàn toàn phự hợp với cƣờng độ tớnh tốn theo lý thuyết. Sự phự hợp này một lần nữa khẳng định thành phần húa học trong phõn tử của cỏc phõn tử phức chất nghiờn cứu.
3.4.3. Phổ khối lƣợng của Cu(pthact)2 và Co(pthact)2
Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(pthact)2, Cu(pthact)2 đƣợc chỉ ra trong hỡnh 3.21, 3.22.
Hỡnh 3.21. Phổ khối lượng của phức chất Cu(pthact)2
Hỡnh 3.20. Phổ khối lượng của phức chất Co(pthact)2
Trờn phổ khối lƣợng của phức chất Cu(pthact)2 với cụng thức là CuC26H24N6S2 xuất hiện pic cú m/z = 613,95 (ứng với đồng vị 65Cu) và m/z = 611,94 (ứng với đồng vị 63Cu), pic của cation ứng với m/z = 613,95 cú cƣờng độ yếu hơn pic của cation ứng với m/z = 611,94 chứng tỏ thành phần đồng vị 65Cu ớt hơn so với đồng vị 63Cu, điều này hoàn toàn phự hợp với lý thuyết. Nhƣ vậy, giả
Với giả thiết cấu trỳc phõn tử của phức chất Co(pthact)2 đƣa ra ở trờn với cụng thức phõn tử là CoC26H24N6S4 thỡ khối lƣợng phõn tử là 607 g/mol, mà trờn phổ lại xuất hiện pic của cation cú cƣờng độ rất mạnh ứng với m/z = 607,87. Tỷ số này phự hợp với khối lƣợng phõn tử phức chất cộng thờm một đơn vị chứng tỏ đõy là pic ion phõn tử do phức chất bị proton húa. Sự cú mặt của pic này chứng tỏ sự tồn tại của phõn tử phức chất. Pic ion phõn tử cú tần suất xuất hiện lớn nhất. Cựng với đú là sự vắng mặt của cỏc pic ở vựng trờn 607. Điều này khẳng định phức chất bền và tồn tại ở trạng thỏi đơn phõn tử, khụng bị polyme húa trong điều kiện ghi phổ.
Để xỏc nhận thờm cụng thức giả định của phức chất chỳng tụi đó so sỏnh cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử trờn phổ thực nghiệm và cƣờng độ tƣơng đối thu đƣợc từ tớnh tốn lý thuyết bằng phần mềm Isotope Distribution Caculator. Kết quả so sỏnh đƣợc tập hợp trong Bảng 3.11, 3.12.
Bảng 3.11. Cường độ tương đối của pic đồng vị trong phổ khối lượng của Cu(pthact)2 CuC30H28N6S2 m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 611 100 100 612 33,83 40,00 613 67,85 71,62 614 21,52 24,90 615 12,60 7,80 616 3,35 2,54
Bảng 3.12. Cường độ tương đối của pic đồng vị trong phổ khối lượng của Co(pthact)2 CoC26H24N6S4 m/z Cƣờng độ tƣơng đối Lý thuyết (%) Thực tế (%) 607 100 100 608 33,83 34,13 609 23,28 22,13 610 6,44 5,27 611 2,23 2,11 612 0,49 0,38
Qua biểu đồ cú thể thấy cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử hoàn toàn phự hợp với cƣờng độ tớnh tốn theo lý thuyết. Sự phự hợp này một lần nữa khẳng định thành phần húa học trong phõn tử của cỏc phõn tử phức chất nghiờn cứu.
Nhƣ vậy, từ tất cả cỏc kết quả phõn tớch nguyờn tố, phƣơng phỏp phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ khối lƣợng và phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 1H, 13C chỳng tụi đƣa ra giả thiết về cụng thức cấu tạo chung của cỏc phức chất nhƣ sau:
M: Cu, Co; R: CH3, C6H5
3.5. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG SINH CỦA CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT
Kết quả thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định của phối tử và phức chất bằng phƣơng phỏp pha loóng đa nồng độ để xỏc định chỉ số IC50 (nồng độ gõy chết một nửa vi sinh vật đem thử), với 04 mẫu, gồm: 02 mẫu phối tử và 02 mẫu phức chất Cu(mthacp)2 và Cu(pthacp)2 trờn 3 dũng vi khuẩn Gram (+): Lactobacillus fermentum, 3 dũng vi khuẩn Gram (-): Salmonella enterica và 1 dũng nấm: Candida albican dƣợc liệt kờ trong Bảng 3.13. cho thấy cỏc mẫu đem thử chƣa thể hiện hoạt tớnh khỏng sinh ở nồng độ và cỏc chủng khuẩn đem thử.
Bảng 3.13. Kết quả thử hoạt tớnh khỏng vi sinh vật kiểm định
Tờn ch ủng vi sinh v ật k iể m đ ịnh
Nồng độ gõy chết một nửa (IC50, g/ml)
Hpthact Cu(pthact)2 Hmthacp Cu(mpthacp)2
Gram (+) Lactobacillus fermentum >128 >128 >128 >128 Bacillus subtilis >128 >128 >128 >128 Staphylococcus aureus >128 >128 >128 >128 Gram (-) Salmonella enterica >128 >128 >128 >128 Escherichia coli >128 >128 >128 >128 Pseudomonas aeruginosa >128 >128 >128 >128 Nấm Candida albican >128 >128 >128 >128
Kết quả này, cú thể đúng gúp dữ kiện thực nghiệm cho lĩnh vực nghiờn cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và hoạt tớnh sinh học của cỏc thiosemicacbazon và phức chất của chỳng.
KẾT LUẬN
1. Đó tổng hợp đƣợc 03 phối tử là N(4)-metylthiosemicacbazon axetophenon,N(4)- phenylthiosemicacbazon axetophenon và N(4)- phenylthiosemicacbazon 2-axetylthiophen. Kết quả nghiờn cứu cỏc phối tử bằng phƣơng phỏp phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 1H, 1 3C cho thấy phản ứng ngƣng tụ của cỏc dẫn xuất của thiosemicacbazit với axetonphenon hay 2- axetylthiophen đó xảy ra hồn