Synthesize and study complex substances of
Ni(II) with some substitutive derivative N
(4)
-
thiosemicarbazone benzaldehyde

Phung Thi Thu Huong

Hanoi University of Science, VNU; Faculty of Chemistry
Major: Inorganic Chemistry; Code: 60 44 25
Supervisors: Asso.Prof.Dr. Trinh Ngoc Chau
Date of Presenting Thesis: 2011 Abstract. Tổng quan về Thiosemicacbazon Benzanđehit: Thiosemicacbazit và dẫn
xuất của nó; Giới thiệu chung về Niken; Một số ứng dụng của Thiosemicacbazon
và phức chất của chúng; Các phương pháp nghiên cứu phức chất; Thăm dò khẳ
năng hoạt tính sinh học của các phức chất. Tiến hành thực nghiệm: Phương pháp
nghiên cứu kỹ thuật thực nghiệm; Các điều kiện ghi phổ; Phân tích hàm lượng Ni
trong phức chất. Trình bày kết quả và thảo luận: Kết quả phân tích hàm lượng kim
loại trong phức chất; Nghiên cứu các phối tử và phức chất bằng phương pháp phổ
hấp thụ hồng ngoại; Nghiên cứu các phối tử và phức chất bằng phương pháp cộng
hưởng từ hạt nhân 1H và 13C; Nghiên cứu các phối tử và phức chất Ni(thbz)2,
Ni(mthbz)2, Ni(athbz)2 và Ni(pthbz)2 bằng phương pháp phổ khối lượng; Kết quả
nghiên cứu khả năng kháng sinh của phức chất.

Keywords. Hóa vô cơ; Phức chất; Kim loại; Phương pháp phổ; Dẫn xuất thế

Content

R'
O
N
H
C
S
NHR''NH
2
N
H
C
S
NHR''N
C
R
R'
O
H
H
N
H
C
S
NHR''N
C
R
R'
OH
H
N

3s
2
3p
6
3d
8
, bền trong môi trường nước, dung dịch
có màu xanh lục, bởi tạo phức aqua [ Ni(H
2
O)
6
]
2+
Cũng như các ion kim loại nhóm d khác,
nó có khả năng tạo phức với hầu hết các phối tử như Cl
-
, I
-
, CN
-
…Các phức chất này phổ
biến có số phối trí bằng 4 và 6.Các phối tử trường mạnh tạo với Ni
2+
những phức chất
vuông phẳng nghịch từ như [Ni(Cl
4
)]
2-
, các phối tử trường yếu tạo phức tứ diện như
[NiCl

a. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định được thực hiện dựa trên phương pháp pha
loãng đa nồng độ. Đây là phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định và nấm
nhằm đánh giá mức độ kháng khuẩn mạnh yếu của các mẫu thử thông qua các giá trị thể
hiện hoạt tính là MIC (Minimum inhibitor concentration - nồng độ ức chế tối thiểu), IC
50
(50% inhibitor concentration - nồng độ ức chế 50%), MBC (Minimum bactericidal
concentration - nồng độ diệt khuẩn tối thiểu).
b. Các chủng vi sinh vật kiểm định
Phƣơng phỏp thử hoạt tính gây độc tế bào:
a. Thiết bị nghiên cứu
Tủ ấm CO2 (INNOVA CO-170); Tủ cấy sinh học an toàn cấp II; Máy li tâm
(Universal 320R); Kính hiển vi ngược (Zeizz); Tủ lạnh sâu -25
0
C,-80
0
C; Buồng đếm tế bào
(Fisher, Hoa kỳ); Máy quang phổ (Genios Tecan); Bình nitơ lỏng bảo quản tế bào và các
dụng cụ thí nghiệm thông thường khác.
b. Các dòng tế bào
Các dòng tế bào ung thư ở người được cung cấp bởi ATCC gồm: KB (Human
epidermic carcinoma), ung thư biểu mô, là dòng luôn luôn được sử dụng trong các phép thử
độ độc tế bào; Hep G2 (Hepatocellular carcinoma) - ung thư gan; LU (Human lung
carcinoma) - ung thư phổi và MCF-7 (Human breast carcinoma) - ung thư vú.
c. Phƣơng pháp thử độc tế bào
Phương pháp thử độ độc tế bào là phép thử nhằm sàng lọc, phát hiện các chất có
khả năng kìm hãm sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư ở điều kiện in vitro.
Các dòng tế bào ung thư nghiên cứu được nuôi cấy trong các môi trường nuôi cấy
phù hợp có bổ xung thêm 10% huyết thanh phôi bò (FBS) và các thành phần cần thiết khác
ở điều kiện tiêu chuẩn (5% CO

hãm sự phát triển của tế bào bằng phần mềm máy tính table curve.
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM
2.1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
Tổng hợp phối tử:
Các phối tử được tổng hợp theo sơ đồ chung như sau:

R
C
R
OTrong dung môi thích hợp
NH
2
N
H
C NHR
S

R: H hoặc CH
3
, C
6
H
5


trắng
rượu, axeton,
DMF, DMSO
2
4-metyl thiosemicacbazon
benzanđehit
Hmthbz

trắng
rượu, axeton,
DMF, DMSO
3
4-phenyl thiosemicacbazon
benzanđehit
Hpthbz
trắng
rượu, axeton,
DMF, DMSO
4

Tổng hợp 4- allyl
thiosemicacbazon benzanđehit
Hathbz
Trắng
rượu, axeton,
DMF, DMSO

Tổng hợp các phức chất:
Các phức chất được tổng hợp theo sơ đồ sau:
C N

c. Tổng hợp phức chất của Ni (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon benzanđehit:
Ni(pthbz)
2

d. Tổng hợp phức chất của Ni (II) với 4-allylthiosemicacbazon benzandehit: Ni(athbz)
2

Dung dịch NiCl
2

Phức chất của Ni(II) với
các phối tử
pH:8-9 Các phức chất thu đƣợc đem thử sơ bộ tính tan đƣợc kê trong bảng sau:
STT
Phối tử
Phức chất
Màu sắc
Dung môi hoà tan
1
Hthbz
Ni(thbz)
2
Nâu
Axeton, DMF, CHCl
3
,…
2

Phổ cộng hưởng từ H-NHM và C-NMR của phức chất được ghi trên máy Brucker-
500MHz ở 300K trong dung dịch d
6
-DMSO tại Viện Hoá học
Phổ khối lượng được ghi trên máy LC-MSD-Trap-SL tại Phòng cấu trúc viện hoá
học. Các mẫu phân tích trong luận văn được đo trong điều kiện như sau: vùng đo m/z: 50-
2000, áp suất phun mù 30psi, tốc độ khí làm khô 8 lít/phút, nhiệt độ làm khô 325
0
C; tốc độ
thổi khí 0,4ml/phút, chế độ đo positive.
2.3. PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG Ni TRONG PHỨC CHẤT
Để xác định hàm lượng của Ni trong phức chất tôi vô cơ hóa mẫu sau đó sử dụng
phương pháp complexon.
Quy trình cụ thể như sau: Cân một lượng chính xác m
0
gam mẫu trong khoảng 0,03
 0,05g chuyển vào bình Kendan. Thấm ướt mẫu bằng vài giọt H
2
SO
4
đặc rồi đun trên
bếp điện cho tới khi mẫu tan hết. Để ngội một ít rồi nhỏ vào đó 2ml dung dịch H
2
O
2
30%
tiếp tục đun cho tới khi có khói trắng thoát ra. Lặp lại công đoạn như vậy cho tới khi thu
được dung dịch trong suốt có màu xanh nhạt đối với phức của Pd (II).
Để nguội dung dịch thu được, sau đó chuyển vào cốc và pha loãng thành 50ml. Hút
10ml dung dịch Ni(II) vào bình nón 250 ml theemit chỉ thị murexit, điều chỉnh môi trường

Bảng 3.1 Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại trong phức chất
STT
Phức chất
Hàm lượng ion kim loại
Công thức giả định
LT(%)
TN(%)
1
Ni(thbz)
2

14,01
13,45
NiC
16
H
16
N
6
S
2

2
Ni(mthbz)
2

13,12
13,50
NiC
18

H
24
N
6
S
2

Kết quả phân tích hàm lượng của các kim loại trong phức thức theo công thức giả
định và theo thực tế khá phù hợp nhau. Để khẳng định công thức giả định của các phức
chất cũng như công thức cấu tạo của các phức chất chúng tôi tiếp tục nghiên cứu phối tử và
phức chất bằng các phương pháp hóa học hiện đại khác.
3.2. NGHIÊN CƢU CÁC PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ
HẤP THỤ HỒNG NGOẠI
.Cấu tạo của benzanđehit và thiosemicacbazon benzanđehit với 2 dạng tồn tại được
trình bày dưới đây:

benzanđehit

R: H, CH
3
, C
2
H
3
, C
6
H
5

dạng thion dạng thiol

3429, 3272, 3172
1606
1513
1440
1043
848
Hmthbz
3330, 3175, 3155
-
1544
1441
1032
942
Ni(mthbz)
2

3415, 3222, 3086
1599
1527
1414
1017
880
Hathbz
3356, 3163
-
1547
1449
1063
911
Ni(athbz)

H
5
; C
6
H
5
3.3. NGHIÊN CƢU BẰNG PHƢƠNG PHÁP CỘNG HƢỞNG TỪ PROTON VÀ
PHỔ CỘNG HƢỞNG NHÂN
13
C PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT BẰNG
3.3.1. Phổ cộng hƣởng từ proton của các phối tử Hthbz, Hmthbz, Hathbz, Hpthbz
Bảng 3.16. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ cộng

hưởng từ nhân
13
C của các phối tử
Hthbz, Hmthbz, Hathbz và Hpthbz
Qui kết
Vị trí, ppm
Hthbz
Hmthbz
Hathbz
Hpthbz
C = S
177,98
177,78
177,23
176,00
C = N
142,21

-
-
115,47
-
- CH
2

-
-
45,73
-
C (CH
3
)
-
30,86
-
-

Từ sự phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các phối tử Hthbz, Hmthbz,
Hpthbz và Hathbz chúng tôi đưa ra mô hình chung của các phối tử như sau:

C
H
N
N
H
C
NHR
S

, Ni(pthbz)
2

Bảng 3.17:Các tín hiệu cộng hưởng từ proton củacác phức chất

Quy kết

N
(4)
H

CH=N
(
1)
H
(ortho
-vòng
I)
H
(ortho
-vòng
II)
H
(para
-vòng
I)
H
(met
a
vòng

(m,3
)
-
-
-
-
Ni(mthbz
)
2

7,07
(1)

7,79
(d,2)
-
7,42
7,42
(t,2)
-
-
2,6
5
(s,3
)
-
Ni(athbz)
2

7,42

7,49
(t,1)
7,42
(t,2)
7,31
(t,2)
7,03
(t,1)

-
-

Bảng 3.18. Bảng quy kết các pic trong phổ cộng

hưởng từ nhân
13
C của các
phức chất Ni(thbz)
2
, Ni(mthbz)
2
, Ni(pthbz)
2
, Ni(athbz)
2

Hợp chất
Vị trí, ppm
CS
C = N

-
-
-
Hmthbz
177,78
141,71
134,29; 129,75;
128,65; 127,19
30,86
Ni(mthbz)
2

172,41
159,04
132,98; 130,22;
129,41; 127,83
-
-
-
31,09
Hpthbz
176,00
142,85
139,03; 133,97;
129,98; 128,59;
127,99; 127,58;
125,80; 125,27

153,50
132,40; 131,94;
130,83; 128,34
134,92
115,64
47,48
-

Từ sự phân tích phổ cộng hưởng từ nhân

proton và
13
C của các phức chất chúng tôi
đưa ra mô hình tạo phức chung của các phức chất này như sau:
R: H;CH
3
; C
3
H
5
; C
6
H
5

3.4. NGHIÊN CƢU BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƢỢNG CÁC PHỐI TỬ
VÀ PHỨC CHẤT Ni(thbz)

2
, Ni(pthbz)
2
, Ni(athbz).
Đã nghiên cứu các phức chất tổng hợp được bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng
ngoại và phổ cộng hưởng từ proton. Kết quả thu được cho thấy Hthbz, Hmthbz, Hpthbz là
các phối tử hai càng liên kết với Ni qua N
(1)
.

2. Đã nghiên cứu các phức chất tổng hợp được bằng phương pháp phổ khối lượng.
Kết quả cho thấy các phức chất tổng hợp được đều bền trong điều kiện ghi phổ. Kết quả thu được xác nhận phức chất là đơn nhân. Khối lượng phân tử hoàn toàn phù hợp với công
thức phân tử dự kiến.
Đã sử dụng phần mềm isotope disstribution calculator để tính toán cường dộ tương
đối của các pic đồng vị của phân tử phức chất. Kết quả thu được khá phù hợp giữa thực tế
và lý thuyết.

3. Bước đầu đã thử hoạt tính kháng khuẩn của một số phối tử và phức chất trên 7
chủng vi khuẩn thuộc cả hai loại gram (+) và gram (-).
References
I. Tiếng Việt
1. Trịnh Ngọc Châu (1993), Luận án phó tiến sĩ Hoá học, Trường đại học Khoa học Tự
nhiên.
2. Hoàng Nhâm (2001), Hoá học Vô cơ, tập 3, Nhà xuất bản giáo dục.
3. Dương Tuấn Quang (2002), Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học, Trung tâm khoa
học Tự nhiên và Công nghệ quốc gia.
4. Đặng Như Tại, Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn (1980), Cơ sở hoá học hữu cơ, Nhà

Polimer International, 48 (6), pp.455-460.
16. Diaz A., Cao R. and Garcia A. (1994), "Characterization and biological properties of a
copper(II) complex with pyruvic acid thiosemicarbazone", Monatshefte fur Chemie/
Chemical Monthly, 125 (8-9), pp. 823-825.
17. Dimitra K.D., Miller J.R. (1999), “Palladium(II) and platinum(II) complexes of
pyridin-2-carbaldehyde thiosemicarbazone with potential biological activity.
Synthesis, structure and spectral properties”, Polyhedron, 18 (7), pp.1005-1013.
18. Dimitra K.D, Yadav P.N., Demertzis M.A., Jasiski J.P. (2004), “First use of a
palladium complex with a thiosemicarbazone ligand as catalyst precursor for the Heck
reaction”, Tetrahedron Letters, 45(14), pp.2923-2926.
19. Dimitra K.D, Asimina Domopoulou, Mavroudis A. Demervzis, Giovanne Valle, and
Athanassios Papageorgiou (1997), “Palladium (II) Complexes of 2- Acetylpyridine
N(4)-Methyl, N(4)-Ethyl and N(4)-Phenyl-Thiosemicarbazones. Crystal Structure of
Chloro(2- Acetylpyridine N(4)- Methylthiosemicarbazonato) Palladium(II). Synthesis,
Spectral Studies, in vitro and in vivo Antitumour Activity” Journal of Inorganic
Biochemistry, pp.147-155.
20. Ekpe U.J., Ibok U.J., Offiong O.E., Ebenso E.E. (1995), "Inhibitory action of methyl
and phenylthiosemicarbazone derivatives on the corrosion of mild steel in hydrochloric
acids", Materials Chemistry and Physics, 40(2), pp.87-93. 21. Elsevier S., Publishers B.V. (1985), “Transition metal complexes of semicarbazones
and thiosemicarbazones”, Coordination Chemistry Reviews, 63, pp. 127-160.
22. El-Asmy A.A. , Morsi M.A., and El-Shafei A.A. (2005), “Cobalt(II), nickel(II),
copper(II), zinc(II) and uranyl(VI) complexes of acetylacetone bis(4-
phenylthiosemicarbazone)”, Transition Metal Chemistry, 11, pp. 494-496.(4c)
23. Guy Berthon and Torsten Berg (1976), “Thermodynamics of silver-thiosemicarbazide
complexation”, The Journal of Chemical Thermodynamics, 8(12), pp.1145-1152.
24. Harry B.Gray and C.J.Ballhausen (1962), “A molecular orbital theory for square planar
metal complexes”, J. Am. Chem. Soc. 85 (1963) 260 – 265.

Chemistry, 96(1), pp. 109-115.
34. Uesugi K., Sik L. Nishioka J., Kumagai H., T. and Nagahiro T. (1994), “Extraction-
Spectrophotometric Determination of Palladium with 3-Thiophenaldehyde-4-phenyl-3-
thiosemicarbazone”, Microchemical Journal, 50(1), pp. 88-93.
35. Magda Ali Akl (2006), “The Use of Phenanthraquinone Monophenyl
Thiosemicarbazone for Preconcentration, Ion Flotation and Spectrometric
Determination of Zinc(II) in Human Biofluids and Pharmaceutical Samples”, Bull.
Korean Chem. Soc. 27(2006), 5, 725 – 732.
36. G.M.Arain, M.Y.Khuhawar, “Liquid Chromatographic Analysis of Mercury(II) and
Cadmium(II) Using Dimethylglyoxal bis-(4-phenyl-3-thiosemicarbazone) as
Derivatizing Reagent”, Acta Chromatographica 20 (2008) 1, 25 – 41.
37. M. Jesús Gismera, M.Antonia Mendiola, Jesús Rodriguez Procopio, M.Teresa Sevilla
(1998), “Copper potentiometric sensors based on copper complexes containing
thiohydrazone and thiosemicarbazone ligands”, Analytica Chimica Acta (1999) 143 –
149
38. R.K. Mahajan, Inderpreet Kaur, T.S. Lobana (2002), “A mercury(II) ion-selective
electrode based on neutral salicylaldehyde thiosemicarbazone”, Talanta 59(2003) 101
– 105.
39. Y.Li, Y.Chai, R.Yuan, W.Liang, L.Zhang, G.Ye (2007), “Aluminium(III) selective
electrode based on a newly synthesized glyoxalbis -thiosemicarbazone Schiff base”,
Journal of Analytical Chemistry, 63(2008) 1090 – 1093.
40.
41. Campbell J.M., Complex of thiosemicarbazit and thiosemicarbazone. Coord. Chem.
Revs.
42. Brunet E., Mendiola A.M., Macrocyclization of cyclic thiosemicarbazones with
mercury salts. Tetrahedron
43. Falguni B., Samaresh B., Thiosemicarbazone complexes of the platinum metal. Astory
of variable coordination modes. Proc. Indian. Acad. Sci (Chem. Sci) (2002)