Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.10: Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hthisa
Để qui gỏn cỏc tớn hiệu cộng hƣởng trong phổ cộng hƣởng từ proton của cỏc phối tử Hthisa chỳng tụi so sỏnh với phổ cộng hƣởng từ proton của cỏc chất đầu là thiosemicacbazit và isatin. Phổ cộng hƣởng từ proton của cỏc chất đầu là thiosemicacbazit đƣợc lấy từ thƣ viện phổ chuẩn AIST của Nhật bản và isatin đƣợc ghi trờn mỏy Brucker - 500 MHz trong dung mụi DMSO, đƣợc đƣa ra trờn cỏc hỡnh 3.11, 3.12
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.12: Phổ cộng hưởng từ proton của chất đầu isatin
Bờn cạnh việc so sỏnh phổ cộng hƣởng từ proton của Hthisa với cỏc chất đầu chỳng tụi cũn sử dụng phần mềm ChemBio Draw Ultra 11.0 để xõy dựng phổ mụ phỏng của phối tử. Phổ mụ phỏng của phối tử Hthisa đƣợc đƣa ra trờn hỡnh 3.13:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.13: Phổ cộng hưởng từ proton mụ phỏng của phối tử Hthisa
Cỏc tớn hiệu cộng hƣởng của cỏc proton trong phổ cộng hƣởng từ proton của cỏc chất đầu, phối tử theo thực nghiệm và mụ phỏng đƣợc liệt kờ trong bảng 3.7
Bảng 3.7: So sỏnh cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ proton
của cỏc chất đầu và phổ mụ phỏng, phổ thực nghiệm của phối tử Hthisa
Hợp chất Vị trớ, ppm N(1)H2 N(2)H N(4)H2 N3’H H (H – C5’) H (H – C6’) H (H – C7’) H (H – C8’) Hth* 4,47 8,60 7,51; 7,19 - - - - - Isatin* - - - 11,020 7,597 7,059 6,904 7,495 Hthisa** - 7,0 8,56 8,0 7,86 7,50 7,26 7,81 Hthisa*** - 12,469 9,02; 8,66 11,182 7,653 7,082 6,922 7,348 *: chất đầu, **: mụ phỏng, ***: thực nghiệm
So sỏnh phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử giữa thực nghiệm và mụ phỏng chỳng tụi nhận thấy cú những điểm tƣơng đồng.
Trờn phổ cộng hƣởng từ proton của thiosemicacbazit xuất hiện tớn hiệu cộng hƣởng ở 4,47 ppm đƣợc gỏn cho 2 proton nhúm N(1)
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
hƣởng của hai proton này đó bị biến mất trong phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hthisa. Điều này chứng tỏ phản ứng ngƣng tụ đó xảy ra hoàn toàn và xảy ra ở vị trớ N(1)
H2. Hai proton nhúm N(1)H2 đó bị tỏch ra cựng với nguyờn tử O nhúm C = O trong isatin. Tớn hiệu của 1 proton nhúm N3’H cộng hƣởng ở 11,020 ppm trong phổ cộng hƣởng từ proton của isatin thay đổi khụng đỏng kể khi chuyển vào phối tử Hthisa (11,201 ppm) điều này chứng tỏ phản ứng ngƣng tụ xảy ra ở nhúm C1’ = O và khụng ảnh hƣởng tới proton nhúm N3’H. Khi phản ứng ngƣng tụ xảy ra thỡ proton nhúm N(2)H bị ảnh hƣởng nhiều hơn do hỡnh thành mạch liờn hợp trong phõn tử. Chớnh mạch liờn hợp này đó làm cho mật độ electron quanh nguyờn tử H nhúm N(2)H giảm và proton nhúm này chuyển dịch về phớa trƣờng thấp hơn, độ chuyển dịch húa học cao hơn proton nhúm N(4)H. Proton nhúm N(2)H cộng hƣởng ở 12,469 ppm với pic singlet tớch phõn là 1. Hai proton nhúm N(4)H cộng hƣởng ở 9,020; 8,663 ppm đều với pic singlet, tớch phõn là 1.
Sự qui gỏn cỏc tớn hiệu cộng hƣởng của cỏc proton trong vũng thơm đƣợc dựa vào sự qui gỏn trong phổ cộng hƣởng từ proton mụ phỏng của phối tử. Từ đú cú thể qui gỏn nhƣ sau: Tớn hiệu cộng hƣởng ở 7,658 ppm đƣợc gỏn cho proton liờn kết với C5’, tớn hiệu cộng hƣởng ở 7,348 ppm đƣợc gỏn cho proton liờn kết với C8’, tớn hiệu cộng hƣởng ở 7,082 ppm đƣợc gỏn cho proton liờn kết với C6’ và tớn hiệu cộng hƣởng ở 6,922 ppm đƣợc gỏn cho proton liờn kết với C7’. Sự qui gỏn này là hoàn toàn hợp lý. Do ảnh hƣởng của nhúm hỳt electron C = O và C = N tới mật độ electron quanh nguyờn tử C5’, C8’ nờn mật độ electron quanh hai nguyờn tử cacbon này sẽ ớt hơn quanh C6’,7’. Ảnh hƣởng hỳt electron của nhúm C = O mạnh hơn C = N và của nguyờn tử N trong vũng thơm giỏn tiếp tới nguyờn tử C5’ nờn mật độ electron quanh nguyờn tử C5’, sẽ ớt hơn mật độ electron quanh nguyờn tử C8’, mật độ electron quanh C8’ ớt hơn
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
C6’, C6’ ớt hơn C7’. Chớnh vỡ vậy mà proton liờn kết với C5’ cú độ chuyển dịch húa học cao nhất, tiếp đú lần lƣợt là proton liờn kết với C8’, C6’, C7’. Thứ hai, dựa vào đặc điểm của cỏc pic. Proton liờn kết với C5’ sẽ tƣơng tỏc với proton liờn kết với cacbon bờn cạnh nờn nú sẽ cộng hƣởng với pic doublet. Proton liờn kết với C5’ cộng hƣởng với pic doublet, tớch phõn là 1, hằng số tƣơng tỏc
J5’-6’ = 7,5 Hz. Proton liờn kết với C8’ cộng hƣởng với pic doublet doublet do
proton này tƣơng tỏc với proton liờn kết với C7’, J8’-7’ = 7,5 Hz và một tƣơng tỏc rất nhỏ với proton liờn kết với C6’, J8’-6’ = 1,0 Hz. Do proton liờn kết với C6’ tƣơng tỏc với hai proton bờn cạnh nờn nú cộng hƣởng với pic triplet, hằng số tƣơng tỏc J6’-7’ = 8,0 Hz, J6’-5’ = 7,0 Hz. Tớn hiệu cộng hƣởng doublet (J7’-6’
= J7’-8’ = 8,0 Hz), tớch phõn là 1 đƣợc gỏn cho proton liờn kết với C7’.
Túm lại chỳng tụi qui gỏn cỏc tớn hiệu cộng hƣởng trờn phổ cộng hƣởng từ proton của cỏc proton trong phối tử tự do Hthisa nhƣ trong bảng 3.8 dƣới đõy:
Bảng 3.8: Qui gỏn cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng
từ proton của phối tử Hthisa
Hợp chất Vị trớ, ppm N(2)H N(4)H2 N3’H H (H – C5’) H (H – C6’) H (H – C7’) H (H – C8’) Hthisa*** 12,469 (s,1) 9,020; 8,663 (s,1) 11,182 (s,1) 7,653 (d,1) 7,082 (t,1) 6,922 (d,1) 7,348 (dd,1) J(Hz) 7,5 8,0; 7,0 8,0 7,5; 1,0
3.4.2. Kết quả phõn tớch phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hthisa
Phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hthisa đƣợc đƣa ra trờn hỡnh 3.14
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.14: Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hthisa
Cũng giống nhƣ khi phõn tớch phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hthisa, để phõn tớch phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hthisa chỳng tụi cũng sử dụng phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của chất đầu và phổ mụ phỏng của phối tử. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của thiosemicacbazit đƣợc chỳng tụi lấy từ thƣ viện phổ chuẩn của Nhật (AIST) và đƣợc đƣa ra trờn hỡnh 3.15. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của isatin đƣợc ghi trờn mỏy Brucker – 500 MHz tại Viện Húa học, Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam, đƣợc đƣa ra trờn hỡnh 3.16. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C mụ phỏng của phối tử đƣợc đƣa ra trờn hỡnh 3.17.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.15: Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13
C của thiosemicacbazit (Hth) (chuẩn)
Hỡnh 3.16: Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.17: Phổ cộng hưởng từ hạt nhõn 13C mụ phỏng của Hthisa
Cỏc tớn hiệu cộng hƣởng của cỏc nguyờn tử cacbon trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của cỏc chất đầu, phổ mụ phỏng và thực nghiệm đƣợc đƣa ra để so sỏnh trong bảng 3.9.
Bảng 3.9: So sỏnh cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhõn
13C của cỏc chất đầu và phổ mụ phỏng, phổ thực nghiệm của phối tử Hthisa
Vị trớ (ppm) Hợp chất
Hth Isatin Hthisa** Hthisa***
C3 180,93 - 181,0 179,650 C1’ - 184,334 134,5 143,229 C2’ - 159,301 168,5 163,496 C4’ - 150,681 141,2 132,962 C5’ - 117,770 119,4 120,850 C6’ - 138,327 131,2 132,116 C7’ - 122,715 124,4 121,823 C8’ - 124,628 129,4 123,227 C9’ - 112,156 117,7 111,900 *: chất đầu, **: mụ phỏng, ***: thực nghiệm
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trờn phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của isatin xuất hiện hai tớn hiệu cộng hƣởng ở vựng trƣờng thấp nhất đƣợc gỏn lần lƣợt cho hai nguyờn tử cacbon nhúm C= O. Điều này đƣợc giải thớch do khả năng hỳt electron về phớa mỡnh mạnh nờn mật độ electron quanh hai nguyờn tử cacbon này ớt nhất. Mặt khỏc, trong hai nguyờn tử cacbon nhúm C = O thỡ do ảnh hƣởng của nhúm NH liờn kết trực tiếp với C2’ làm cho mật độ electron quanh nguyờn tử C2’ lớn hơn C1’, C1’ cộng hƣởng ở vựng trƣờng thấp hơn, cú độ chuyển dịch húa học cao hơn C2’. Tớn hiệu của C1’ cộng hƣởng ở 184,334 ppm, C2’ cộng hƣởng ở 159,301 ppm trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của isatin. Khi tham gia phản ứng ngƣng tụ với thiosemicacbazit để tạo thành phối tử thỡ một nguyờn tử O của nhúm C = O đó bị tỏch ra. Trờn phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn
13C của phối tử Hthisa khụng xuất hiện tớn hiệu cộng hƣởng ở khoảng 180 ppm mà xuất hiện tớn hiệu cộng hƣởng ở 143,229 ppm, đõy là tớn hiệu cộng hƣởng của nguyờn tử cacbon C1’ = O. Đõy là bằng chứng cho phản ứng ngƣng tụ đó xảy ra. Sở dĩ phản ứng ngƣng tụ xảy ra ở vị trớ C1’ = O là do nguyờn tử N(1) mang điện tớch õm sẽ tấn cụng vào nguyờn tử C mang điện tớch dƣơng. Trong hai nguyờn tử C nhúm C = O thỡ nguyờn tử C1’ mang điện tớch dƣơng hơn. Khi thay thế nguyờn tử N cú độ õm điện nhỏ hơn O làm tăng mật độ electron quanh nguyờn tử C1’,2’ nờn hai nguyờn tử cacbon này đều cú độ chuyển dịch húa học thấp hơn so với trong chất đầu là isatin. C1’ cộng hƣởng ở 143,229 ppm, C2’ cộng hƣởng ở 163,496 ppm trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hthisa.
Sự qui gỏn cỏc tớn hiệu cộng hƣởng của cỏc nguyờn tử cacbon khỏc trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13
C của Hthisa cũng đƣợc dựa trờn sự qui gỏn trong phổ mụ phỏng và do cơ sở lý luận là sự chờnh lệch về mật độ điện tớch trờn cỏc nguyờn tử cacbon trong vũng thơm. Túm lại cỏc tớn hiệu cộng hƣởng của cỏc nguyờn tử cacbon trong phổ cộng hƣởng từ hạt nhõn 13C của phối tử Hthisa đƣợc chỳng tụi gỏn ghộp trong bảng 3.10 :
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.10: Qui gỏn cỏc tớn hiệu cộng hưởng trong phổ cộng hưởng từ hạt
nhõn 13C của phối tử Hthisa
Vị trớ (ppm) Hthisa C3 179,650 C1’ 143,229 C2’ 163,496 C4’ 132,962 C5’ 120,850 C6’ 132,116 C7’ 121,823 C8’ 123,227 C9’ 111,900
Từ cỏc phõn tớch trờn đõy chỳng tụi đƣa ra cụng thức cấu tạo của phối tử nhƣ sau:
3.5. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỐI TỬ VÀ CÁC PHỨC CHẤT
Kết quả thử hoạt tớnh khỏng khuẩn, khỏng nấm của phối tử và cỏc phức chất đƣợc liệt kờ trong bảng 3.11
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.11: Kết quả thử hoạt tớnh khỏng khuẩn, khỏng nấm
của phối tử và cỏc phức chất
Tờn chủng vi sinh vật kiểm định
Tờn mẫu
Hthisa Pd(thisa)2 Ni(thisa)2 Cu(thisa)2 Zn(thisa)2
Giỏ trị IC50 (g/ml) Gra m (+ ) Lactobacillus fermentum >128 >128 >128 >128 >128 Bacillus subtilis >128 >128 >128 >128 >128 Staphylococcus aureus >128 >128 >128 >128 >128 Gra m ( -) Salmonella enterica >128 >128 >128 >128 >128 Escherichia coli >128 >128 >128 >128 >128 Pseudomonas aeruginosa >128 >128 >128 >128 >128 Nấm Candida albican >128 >128 >128 >128 >128 Kết quả thử khả năng khỏng khuẩn, khỏng nấm của cỏc phối tử, phức chất cho thấy ở cỏc nồng độ thử và với cỏc chủng khuẩn và nấm đem thử thỡ cỏc phối tử, phức chất chƣa thể hiện hoạt tớnh sinh học. Kết quả này cú thể đúng gúp cho lĩnh vực nghiờn cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và hoạt tớnh sinh học của cỏc phức chất cú thiosemicacbazon sau này
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN
1. Đó tổng hợp đƣợc 1 phối tử là thiosemicacbazon isatin bằng phản ứng ngƣng tụ theo tỉ lệ 1:1 giữa thiosemicacbazit và isatin.
2. Đó tổng hợp đƣợc 4 phức chất mới của Cu2+
, Zn2+, Pd2+, Ni2+ với thiosemicacbazon isatin và tớch hàm lƣợng kim loại trong phức chất. Từ kết quả thu đƣợc đó đề nghị cụng thức phõn tử dự kiến của cỏc phức chất là: Cu(thisa)2, Zn(thisa)2, Pd(thisa)2, Ni(thisa)2.
3. Kết quả nghiờn cứu phối tử bằng phƣơng phỏp phổ hấp thụ hồng ngoại, phổ cộng hƣởng từ, 1
H và 13C cho thấy phối tử đƣợc hỡnh thành do phản ứng ngƣng tụ giữa nhúm NH2 của thiosemicacbazit với nhúm C = O của isatin. thiosemicacbazon isatin tồn tại ở dạng thion ở trạng thỏi tự do.
4. Đó nghiờn cứu cỏc phức chất bằng phƣơng phỏp phổ hấp thụ hồng ngoại. Kết quả cho biết vị trớ hỡnh thành liờn kết giữa đồng, kẽm, palađi, niken với thiosemicacbazon isatin là qua cỏc nguyờn tử S và N-hiđrazin. Thiosemicacbazon isatin tồn tại ở dạng thiol trong cỏc phức chất.
5. Đó phõn tớch phổ khối lƣợng của cỏc phức chất. Kết quả cho thấy cỏc phức chất đều bền trong điều kiện ghi phổ và khối lƣợng phõn tử hoàn toàn phự hợp với cụng thức phõn tử dự kiến. Đó sử dụng phần mềm Isotope Disstribution Calculator để tớnh toỏn cƣờng độ tƣơng đối của cỏc pic đồng vị trong cụm pic ion phõn tử của phức chất. Kết quả thu đƣợc khỏ phự hợp giữa thực tế và lý thuyết.
6. Đó thử hoạt tớnh khỏng khuẩn, khỏng nấm của phối tử và phức chất nghiờn cứu, kết quả cho thấy ở cỏc nồng độ thử và cỏc khuẩn và nấm đem thử thỡ phối tử và phức chất chƣa thể hiện hoạt tớnh sinh học
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tiếng Việt
1. Trịnh Ngọc Chõu (1993), Luận ỏn phú tiến sĩ Hoỏ học, Trƣờng đại học Khoa học Tự nhiờn.
2. Hoàng Nhõm (2001), Hoỏ học Vụ cơ, tập 3, Nhà xuất bản giỏo dục.
3. Dƣơng Tuấn Quang (2002), Luận ỏn tiến sĩ Hoỏ học, Viện Hoỏ học, Trung tõm khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ quốc gia.
4. Đặng Nhƣ Tại, Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn (1980), Cơ sở hoỏ học hữu cơ, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyờn nghiệp, Hà Nội.
5. Nguyễn Đỡnh Triệu (1999), Cỏc phương phỏp vật lý ứng dụng trong hoỏ học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia.
6. Hà Phƣơng Thƣ (2003), Luận ỏn tiến sĩ Hoỏ học, Viện Hoỏ học, Trung tõm khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ quốc gia.
7. Phan Thị Hồng Tuyết (2007), Luận ỏn tiến sĩ Hoỏ học, Viện Hoỏ học, Viện khoa học và cụng nghệ Việt Nam.
II. Tiếng Anh
8. Abu-Eittah R., Osman A. and Arafa G. (1979), “Studies on copper(II)- complexes : Electronic absorption spectra”, Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 41(4), pp.555-559.
9. Alsop L., Cowley R. A., Dilworth R.J. (2005), “Investigations into some aryl substituted bis(thiosemicarbazones)and their copper complexes”,
Inorganica Chimica Acta, 358, pp. 2770-2780.
10.Altun Ah., Kumru M., Dimoglo A. (2001), “Study of electronic and structural features of thiosemicarbazone and thiosemicarbazide derivatives demonstrating anti-HSV-1 activity”, J. Molecular Structure (Theo. Chem),
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
11.Anayive P. Rebolledo, Marisol Vieites, Dinorah Gambino, Oscar E. Piro (2005), “Palladium(II) complexes of 2-benzoylpyridine-derived thiosemicarbazones: spectral characterization, structural studies and cytotoxic activity”, 99(3), pp.698-706.
12.Ateya B. G., Abo-Elkhair B. M. and Abdel-Hamid I. A. (1976), “Thiosemicarbazide as an inhibitor for the acid corrosion of iron”,
CorrosionScience, 16(3), pp.163-169.
13.Campbell J. M. (1975), “Transition metal complexes of thiosemicarbazide and thiosemicarbazones” Coordination Chemistry Reviews, 15(2- 3), pp.279-319.
14.Cavalca M., Branchi G. (1960), "The crystal structure of mono thiosemicarbazide zinc chloride", Acta crystallorg., 13, pp.688-698.
15.Chettiar K.S., Sreekumar K. (1999), “Polystyrene-supported thiosemicarbazone-transition metal complexes: synthesis and application as heterogeneous catalysts”, Polimer International, 48 (6), pp.455-460.