CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
d. Phân tích kết quả phổ 13C-NMR, HSQC,HMBC, và COSY phức Zn(L2)2
H-NMR phức [Zn(L1)2](NO3)2
Mẫu [Zn(L1)2](NO3)2 được khảo sát tín hiệu bằng phổ 1H-NMR, và được đối chiếu với phổ H-NMR của phối tử L1. Chúng tơi nhận thấy, những tín hiệu đặc trưng về hình dạng các mũi proton trên phức chất và phổi tử là hoàn toàn như nhau; chỉ khác biệt về độ chuyển dịch.
e. Phân tích kết quả phổ13
C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY phức [Zn(L1)2](NO3)2
Dựa vào phổ 13C-NMR, chúng tôi kiểm tra số nguyên tử carbon của phức và phối tử; kết quả nhận thấy, số nguyên tử carbon của 2 hợp chất là giống nhau (15 nguyên tử carbon). Trong đó, những carbon trong phức chất [Zn(L1)2](NO3)2 khác với carbon trong phối tử
L1 về độ chuyển dịch. Tiếp đến, chúng tôi tiến hành kiểm tra mối quan hệ giữa có nguyên tử carbon và hydrogen trong phức chất bằng hệ thống phổ HSQC, HMBC, và COSY. Kết quả cho thấy sự khác biệt không đáng kể về tương tác của các nguyên tử carbon với hydrogen trong phức chất và trong phối tử
Ở HMBC và COSY cũng có kết quả tương tự như trên được đính kèm ở phần phụ lục. Vì vậy, chúng tôi kết luận rằng phức chất [Zn(L1)2](NO3)2 đã được tổng hợp thành công, với cấu tạo được đề xuất sau đây:
N H N H N N Cl S N H N N H N Cl S Zn Zn(L1)2(NO3)2 3.2.2.2 Phân tích kết quả tổng hợp phức chất Zn(L2)2*
(*Vì trong thời gian thực hiện đề tài, máy đo MS của Viện Khoa hoc và Công nghệ Việt Nam bị trục trặc kĩ thuật nên cho đến nay chúng tôi chưa thể khảo sát phổ MS của phức chất Zn(L2)2 và Zn(L3)2)
a. Phân tích kết quả phổ IR phức Zn(L2)2
Phức chất Zn(L2)2 được phân tích bằng phương pháp đo phổ IR. Qua đó, chúng tơi nhận thấy, so với phối tử L2, phức chất Zn(L2)2 có những điểm khác biệt rõ ràng trong vùng phổ từ 500cm-1 đến 1600cm-1
.
Trong vùng dao động của liên kết C=S, ở phức chất Zn(L2)2; tần số của dao động này (ν=1327 cm-1
, 1219 cm-1, và 864 cm-1) chuyển về vùng thấp hơn so với trong phối tử (ν=1357cm-1
, 1242 cm-1, và 871 cm-1). Sự chuyển về tần số thấp cho thấy liên kết giữa carbon và lưu huỳnh trở nên yếu đi, nguyên nhân là do sự tạo phức với ion kẽm. Do đó, dự đốn sơ bộ cho thấy L2 có khả năng đã tham gia tạo phức với ion kẽm.
b. Phân tích kết quả phổ UV-Vis phức Zn(L2)2
Dựa vào nguyên tắc của sự tạo phức của hợp chất thiosemicarbazone là sự cho cặp electron không liên kết trên nguyên tử lưu huỳnh của nhóm C=S và nguyên tử nitrogen
trên C=N, chúng tơi cho rằng sẽ có sự chuyển dời năng lượng từ n→π*. Do đó, chúng tơi
tiến hành khảo sát phổ UV-Vis của phức chất, và so sánh kết quả với phối tử.
Hình 66: Kết quả tín hiệu UV-Vis của Zn(L2)2 và L2
Dựa vào đồ thị Hình 66, chúng ta thấy được sự chuyển dịch của 𝛌𝛌max - vùng đặc trưng của khung thiosemicarbazone - khá mạnh về phía bước sóng dài. Điều này, có thể khẳng định rằng L2 đã tham gia tạo phức với kẽm (II) tại tâm của lưu huỳnh.
Bảng 12: Tín hiệu 𝛌𝛌 max của Zn(L2)2 và L2
Chất L2 Zn(L2)2
𝛌𝛌max (nm)
n→π* 380,6 417,10
Bên cạnh đó, ở Zn(L2)2, vai phổ ở 460 nm – 470 nm - tín hiệu được cho là vân hấp phụ do sự chuyển dịch n→π* của nhóm amide đã biến mất. Như vậy có thể nhóm C=O của amide cũng tham gia vào quá trình tạo phức với ion kẽm. Hoặc vai phổ này có thể bị vân hấp thụ do sự chuyển dịch n→π* của C=S che phủ khi lưu huỳnh tham gia tạo phức.
c. Phân tích kết quả phổ1
H-NMR phức Zn(L2)2
Phức chất Zn(L2)2 tiếp tục được khảo sát phổ 1H-NMR và so sánh với L2. Kết quả cho thấy có sự khác biệt đáng kể giữa tín hiệu của phức chất và phối tử.
Hình 67: Sự khác biệt giữa tín hiệu 1H-NMR của Zn(L2)2 (A) và L2 (B)
Về cơ bản, đặc điểm về hình dạng và phân vùng của các tín hiệu proton trên Zn(L2)2 giống với tính hiểu của L2, tuy nhiên sự khác biệt đó chính là tổng số nguyên tử hydrogen trên Zn(L2)2 có giá trị gấp khoảng 2 lần so với L2 (sau khi đã loại bỏ những tín hiệu nhiễu) và độ chuyển dịch của các proton trong phức chất khác biệt hẳn so với phối tử. Vì vậy chúng tơi phải tiến hành khảo sát hệ thống phổ 13
C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY để có thêm thơng tin nhận biết được chính xác q trình đã diễn ra.
d. Phân tích kết quả phổ13
C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY phức Zn(L2)2
Mẫu Zn(L2)2 được khảo sát phổ 13C-NMR, tổng số tín hiệu carbon mà chúng tơi thu nhận được là 25 tín hiệu nguyên tử carbon; trong khi đó của phối tử là 15 tín hiệu. Dựa vào đặc điểm của tín hiệu về cường độ, chúng tơi cho rằng đã có 5 nguyên tử carbon đã bị che lấp đi hoặc bị trùng lắp với những tín hiệu đã có. Bởi vì, nếu số nguyên tử hydrogen của phức chất gấp khoảng 2 lần so với phối tử, thì tín hiệu của nguyên tử carbon cũng phải tương đương. Vì vậy chúng tơi tiến hành phân tích các phổ HSQC, HMBC và COSY để kiểm chứng giả thiết rằng đã có những nguyên tử carbon bị trùng lắp hoặc bị bỏ qua vì cường độ thấp.
Ở kết quả phổ HSQC và HMBC, chúng tơi nhận thấy ở vị trí khoảng 142,5 ppm và 132,2 ppm có tín hiệu cho thấy có sự tương tác với các nguyên tử hydrogen ở vùng 8,3 ppm đến 8,5 ppm các hydrogen thuộc hệ thống vòng thơm; nhưng lại khơng xuất hiện tín hiệu carbon tại các vị trí tương ứng. Thêm vào đó, chúng tơi cho rằng có 2 tín hiệu carbon bị nhập lại; nghĩa là có sự tương đương về carbon ở vị trí này; mặc dù với các vị trí cịn lại đã có sự sai khác đáng kể. Căn cứ vào thông tin trên HMBC và HSQC, chúng tơi đề nghị vị trí 145,56 ppm, 123,48 ppm và 115,3 ppm có sự chập tín hiệu nguyên tử carbon.
Như vậy, tổng số nguyên tử carbon mà chúng tôi đã tiến hành kiểm chứng và đặt ra giả thiết đã đủ 30 nguyên tử carbon, gấp hai lần so với số tín hiệu carbon của phối tử. Điều này chúng tơi có thể kết luận phức chất Zn(L2)2 có tỉ lệ mol Zn2+: L2 = 1: 2; phù hợp với mục tiêu tổng hợp ban đầu, với cấu trúc được đề xuất dưới đây:
N H H N H N N O S H N H N N H N O S Zn(L2)2 Zn 3.2.2.3 Phân tích kết quả tổng hợp phức chất Zn(L3)2 a. Phân tích kết quả phổ IR phức Zn(L3)2
Phức chất Zn(L3)2 được khảo sát bằng phương pháp đo phổ IR và so sánh với phối tử, chúng tơi nhận thấy có sự khác biệt giữa Zn(L3)2 và L3 ở vùng dao động từ 500 cm-1 đến 1600 cm-1.
Tần số sao động đặc trưng của C=S trong Zn(L3)2 (ν = 1327 cm-1
, 1219 cm-1 và 887 cm-1) đã dịch chuyển về vùng thấp hơn so với L3 (ν = 1358 cm-1
, 1227 cm-1, và 895 cm-1). Như vậy sự chuyển dịch về tần số thấp nói lên rằng liên kết C=S đã giảm bậc liên kết, nguyên nhân là do quá trình tham gia tạo phức với ion kẽm. Dự đoán sơ bộ cho thấy L3 đã tham gia quá trình tạo phức.
b. Phân tích kết quả phổ UV-Vis phức Zn(L3)2
Zn(L3)2 được khảo sát bằng phương pháp UV-Vis để có thể thấy được sự chuyển dịch mạnh mẽ của n→π*; dữ kiện chứng minh rằng quá trình tạo phức đã xảy, tương tự như trường hợp của Zn(L2)2.
Bảng 13: Tín hiệu 𝛌𝛌max của Zn(L3)2 và L3
Chất L3 Zn(L3)2
𝛌𝛌max (nm)
.
Hình 68: Kết quả tín hiệu UV-Vis của Zn(L3)2 và L3
Dựa vào kết, chúng tôi cho rằng L3 đã tham gia tạo phức với Zn(II), về cấu trúc, L2 và L3 chỉ khác biệt về khung dị vịng no, do đó hình dạng tín hiệu cũng tương đương khi so sánh giữa L2 và L3, và Zn(L2)2 với Zn(L3)2. Chúng tôi cho rằng những đặc điểm này có thể đưa đến kết luận là phức chất Zn(L2)2 và Zn(L3)2 có cấu trúc tương tự nhau.
c. Phân tích kết quả phổ1
H-NMR phức Zn(L3)2
Zn(L3)2 được khảo sát bằng phương pháp 1H-NMR, và kết quả cũng cho thấy số lượng tín hiệu proton ở Zn(L3)2 gấp khoảng 2 lần so với tín hiệu trên phối tử L3. Điều này, có sự tương tự với Zn(L2)2, chúng tôi tiến hành khảo sát tiếp các phổ 13
C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY để đưa đến nhận định cuối cùng.
Hình 69: Sự khác biệt giữa tín hiệu 1H-NMR của Zn(L3)2 (A) và L3 (B)
d. Phân tích kết quả phổ13
C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY phức Zn(L3)2
Kết quả phổ 13C-NMR của phức chất Zn(L3)2 cho thấy có tổng cộng là 21 tín hiệu carbon, gấp gần 2 lần so với số tín hiệu carbon trên phối tử (13 tín hiệu). Chúng tơi cũng tiến hành đặc giả thiết tương tự ở trường hợp Zn(L2)2. Sau khi phân tích phổ HSQC và HMBC của phức chất, chúng tơi đề xuất những vị trí carbon bị mất trên phổ đồ đó là 129,5 ppm. Và vị trí 131,78 ppm; 147,5 ppm, 138,55, và 142,3 ppm các tín hiệu bị trùng nhau.
Ở phổ COSY, khi so sánh với L3, chúng tơi nhận thấy có một vài điểm đáng quan tâm trên tín hiệu các proton vùng hệ thống vịng thơm của dẫn xuất quinolone.
Hình 70. Kết quả phổ COSY của Zn(L3)2 (A) và L3(B)
Ở L3, Hình 74B, chúng ta thấy các tín hiệu proton rõ ràng và vị trí tương tác của các hydrogen được gióng kẻ thẳng hàng; trong khi đó Zn(L3)2 Hình 74A có sự giao thoa về vị trí giữa các hydrogen. Tuy nhiên, các tín hiệu do các hydrogen tương tác được phân vùng rõ ràng và có thể phân biệt được. Từ điều này chúng tơi cho rằng các tín hiệu proton mũi đơi và mũi ba có sự xen kẽ nhau ở vùng hệ thống vòng thơm trong phức chất Zn(L3)2. Như vậy, các giả thiết đặt ra đã được chứng minh bằng các thông tin thực nghiệm, chúng tôi cho rằng Zn(L3)2 đã được tổng hợp thành công với cấu trúc được đề xuất dưới đây.
N H H N H N N O O S H N H N N H N O S Zn
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
1. Bằng một số phương pháp tổng hợp đặc thù và thích hợp, các phối tử L1, L2, L3 cùng với phức [Zn(L1)2](NO3)2, Zn(L2)2, Zn(L3)2 đã được tổng hợp thành cơng. Đó là:
− 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazone (L1).
− 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazone (L2).
− 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone (L3).
− bis 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazone ) Zn(II).
− bis 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazone) Zn(II)
− bis 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone Zn(II)
2. Bằng một số phương pháp phân tích cơng cụ như IR, UV-Vis, 1
H-NMR, COSY, 13C- NMR, HSQC, HRMS, cấu tạo của từng phối tử và từng phức đã được đề nghị:
Trường hợp phức chất Zn(L2)2 và Zn(L3)2, mặc dù chưa có dữ liệu khối phổ MS, nhưng chúng tôi đã cố gắng vận dụng những phương pháp khác để đưa đến kết luận phù hợp nhất. Vì vậy, cấu trúc của Zn(L2)2 và Zn(L3)2 là những cấu trúc được đề nghị, cần được kiểm chứng bằng phương pháp đo MS.
N H N H N N Cl S N H H N H N N O S NH H N H N N O O S L1 L2 L3 N H N H N N Cl S N H N N H N Cl S Zn [Zn(L1)2]2+ N H H N H N N O S H N H N N H N O S Zn(L2)2 Zn N H H N H N N O O S H N H N N H N O O S Zn Zn(L3)2 ễ
3. Đề nghị:
− Tiếp tục nghiên cứu các phức kim loại kẽm với hợp chất thiosemicarbazone với những hợp phần khác có hoạt tính sinh học cao: như các dẫn xuất của 9-fluorenone, dị vòng của lưu huỳnh và oxi.
− Khảo sát hoạt tính kháng u và khả năng định vị trên ti thể của các phức kẽm đã được tổng hợp.
− Tiến hành quá trình tạo đơn tinh thể để khảo sát tinh thể học bằng XRD (so sánh với giá trị độ dài liên kết, góc liên kết bằng tính tốn lý thuyết với giá trị thực để xác định cấu trúc không gian của phức chất).
− Xây dưng phương pháp dự đoán phổ NMR, UV-Vis và IR cho hợp chất hữu cơ, góp phần hỗ trợ cho q trình nghiên cứu cấu trúc của phối tử.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] V. V. Kouznetsov, L. Y. Mendez and C. M. Gomez,Curr. Org. Chem, 2005, 9,141 - 161.
[2] R. Heusch and B. Leverkusen, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000, DOI: 10.14356007: a09_297
[3] U. Desai, S. Mitragotri, T. Thopate, D. Pore and P. Wadgaonkarb,ARKIVOC, 2006, 198–204
[4] E. E. Ebenso, M. M. Kabanda, T. Arslan, M. Saracoglu, F. Kandemirli, L. C. Murulana, A. K. Singh, S. K. Shukla, B. Hammouti and K. Khaled,Int. J. Electrochem. Sci., 2012, 7, 5643–5676.
[5] S. Bawa, S. Kumar, S. Drabu and R. Kumar,J. Pharm. BioAllied Sci., 2010, 2,64–71. [6] M. ozyanik, S. Demirci, H. Bektas, N. Demirbas, A. Demirbas and S. A Karaoglu,Turk. J. Chem., 2012, 36, 233–246.
[7] P. R. Graves, J. J. Kwiek, P. Fadden, R. Ray, K. Hardeman, A. M. Coley, M. Foley and T. A. Haystead,Mol. Pharmacol, 2002,62, 1364–1372.
[8] A. T. Vu, S. T. Cohn, E. S. Manas, H. A. Harris and R. E. Mewshaw,Bioorg. Med. Chem. Lett., 2005, 15, 4520–4525.
[9] C. H. Kaschula, T. J. Egan, R. Hunter, N. Basilico, S. Parapini, D. Taramelli, E. Pasini and D. Monti,J. Med. Chem., 2002,45, 3531–3539.
[10] Y. Tokoro, A. Nagai, K. Kokado and Y. Chujo, Macromolecules, 2009, 42, 2988– 2993.
[11] G. J´egou and S. A. Jenekhe,Macromolecules, 2001, 34, 7926–7928.
[12] S. Gogoi, K. Shekarrao, A. Duarah, T. C. Bora and R. C. Boruah,Steroids, 2012, 77, 1438–1445.
[13] R. Kwong,J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 1614–1615
[14] H. Tong, L. Wang, X. Jing and F. Wang,Macromolecules, 2003,36, 2584–2586. [15] G. E. Tumambac, C. M. Rosencrance and C. Wolf, Tetrahedron, 2004, 60, 11293– 11297.
[16] J. Safari, S. H. Banitaba and S. S. Samiei,J. Chem. Sci., 2009, 121, 481–484
[17] S. Anvar, I. Mohammadpoor-Baltork, S. Tangestaninejad, M. Moghadam, V. Mirkhani, A. R. Khosropour and R. Kia, RSC Adv., 2012, 2, 8713–8720.
[18] S. Anvar, I. Mohammadpoor-Baltork, S. Tangestaninejad, M. Moghadam, V. Mirkhani, A. R. Khosropour and R. Kia, RSC Adv., 2012, 2, 8713–8720.
[19] M. R. Bell and J. H. U. S. Ackerman, US, 4920128, 1990.
[20] M. Kidwai and N. Negi, “Synthesis of some novel substituted quinolines as potent analgesic agents,”Monatshefte fur Chemie,vol.128,no.1,pp.85–89,1997.
[21] O. Meth-Cohn, B. Narine, B. Tarnowski et al., “A versatile new synthesis of quinolines and related fused pyridines—part 9: synthetic application of the 2- chloroquinoline-3-carbaldehydes,” Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1,vol.9,pp. 2509–2517, 1981.
[22] O. Meth-Cohn and B. Tarnowski, “A versatile new synthesis of quinolines and related fused pyridines—part IV: 1 A simple one-pot route to pyrido[2,3-b]quinolin-2- ones from anilides,” Tetrahedron Let t er s, vol. 21, no. 38, pp. 3721–3722, 1980.
[23] L. E. Konstantinovskii, R. Y. Olekhnovitch, M. S. Korobov, L. E. Nivorozhkin, and V. I. Minkin, “Stereodynamical interconversion of bis(N-aryl-𝛼𝛼-isopropyl-𝛽𝛽- aminovinylthionato) zinc(II) and -cadmium(II),”Polyhedron,vol.10,no.8,pp.771–778,1991. [24] O. Meth-Cohn, B. Narine, B. Tarnowski et al., “A versatile new synthesis of quinolines and related fused pyridines—part 9: synthetic application of the 2- chloroquinoline-3-carbaldehydes,” Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1,vol.9,pp.2509–2517, 1981.
[25] Z. Cziaky and F. Korodi, “A new heterocyclic ring system: 13HBenzimidazo[2’,1’:2,3][1,3]thiazino[6,5b]quinoline,”Heterocycles, vol.36, pp.2475– 2482,1993.
[26] Korodi, Z. Cziaky, and Z. Szabo, “Fused 1,2,4-triazole heterocycles. I. Synthesis of novel[1,2,4]triazolo[5’,1’:2,3][1,-3]thiazino[6,5b]quinolines,”Heterocycles, vol.34, no.9, pp.1711–1720, 1992.
[27] K. R. Rao, N. Bhanumathi, and P. B. Sattur, “Synthesis of novel quino[2,3- b][1,5]benzodiazepin-12-ones,”Journal of Heterocyclic Chemistry, vol. 28, pp. 1339– 1340, 1991.
[28] A. M. Farghally, N. S. Habib, A. A. B. Hazzaa, and O. A. ElSayed, “Synthesis of substituted quinoline-3-carbaldehyde (2,3-dihydrothiazol-2-ylidene) hydrazones of potential antimicrobial activity,”Journal de Pharmacie de Belgique,vol.40,no.6, pp. 366– 372, 1985.
[29] Bavin EM, Rees RJW, Robson JM, Seiler M, Seymour DE, Suddaby D. The tuberculostatic activity of some thiosemicarbazones. J Pharm Pharmacol 1950; 2: 764-72. [30] Koch O, Stuttgen G. Clinical and experimental studies on the effects of thiosemicarbazones. Naunyn Schmiedebergs Arch Exp Pathol Pharmakol 1950; 210: