MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CÁM ƠN
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC 4
MỞ ĐẦU 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 7
1.1. GIỚI THIỆU VỀ COBAN 7
1.1.1. Trạng thái tự nhiên 7
1.1.2. Thuộc tính của coban 7
1.1.4. Vai trò sinh học của coban 9
1.3. GIỚI THIỆU VỀ BAZƠ SCHIFF 11
1.4. PHỨC CHẤT CỦA BAZƠ SCHIFF ISATIN 12
1.5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA BAZƠ SCHIFF ISATIN VÀ PHỨC CHẤT
CỦA ISATIN 17
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ XÁC ĐỊNH HOẠT
TÍNH SINH HỌC 19
1.6.1. Phương pháp phổ hồng ngoại 19
1.6.2 Phương pháp phổ khối lượng 20
1.6.2.1. Phổ khối lượng trong việc xác định cấu trúc 20
1.6.2.2. Xác định cụm pic đồng vị trong phổ khối lượng theo phương pháp tính toán 22
1.6.3. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 22
1.6.4. Chương trình phổ 1H-NMR mô phỏng 23
1.6.5. Phương pháp thử hoạt tính sinh học 23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 25
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25
2.2. KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 25
1
i
ii

2
]
Hình 3.3:
Sơ đồ phân mảnh của phức [Co(isapen)(H
2
O)
2
]
Hình 3.4:
Phổ khối lượng của phức chất [Co(isapen)
2
]
Hình 3.5:
Sơ đồ phân mảnh của phức [Co(isapen)
2
]
Hình 3.6: Phổ
1
H-NMR mô phỏng của isatin
Hình 3.7:
Phổ
1
H-NMR của phức [Co(isapen)
2
]
Hình 3.8: Công thức cấu tạo của phức [Co(isapen)(H
2
O)
2
Hình 3.9:

2
]
Phụ lục 4: Phiếu trả lời kết quả hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
4
MỞ ĐẦU
Tổng hợp các phức chất là một phần quan trọng của hóa học nói chung và
của hóa học các hợp chất phối trí nói riêng. Như đã biết, việc điều chế những phức
chất đầu tiên và nghiên cứu về chúng đã dẫn đến sự phát triển những khái niệm và
lý thuyết quan trọng trong hóa học của các phức chất.
Phức chất có ứng dụng rất nhiều trong thực tế, đặc biệt là phức của kim loại
chuyển tiếp. Isatin và bazơ Schiff isatin có khả năng tạo phức tốt với các ion kim
loại chuyển tiếp và đã có nhiều công trình nghiên cứu về phức chất với hợp chất
này. Khả năng này được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân tích để tách cũng
như xác định hàm lượng nhiều kim loại khác nhau, nhưng đáng chú ý nhất là những
ứng dụng dược học trong việc điều chế ra các thuốc mới chữa trị bệnh cho con người
Hiện nay sự nghiên cứu, tổng hợp, khảo sát cấu trúc các hợp chất có hoạt
tính sinh học như kháng nấm, kháng khuẩn cũng như khả năng ức chế tế bào ung
thư đang rất phát triển.
Các kết quả nghiên cứu gần đây, chúng tôi nhận thấy còn rất nhiều những
dẫn xuất bazơ Schiff isatin vẫn chưa được sử dụng để tổng hợp phức chất với các
ion kim loại chuyển tiếp. Việc tổng hợp các phức chất cũng phải định hướng lựa
chọn như thế nào đó để các sản phẩm tạo thành có hoạt tính sinh học như mong
muốn, mà còn có khả năng tan tương đối trong nước, do mục đích cuối cùng là tạo
được các dược phẩm.
Vì lý do trên mà chúng tôi đã mạnh dạn “ Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc
và thăm dò hoạt tính sinh học của phức Co(II) với bazơ Schiff đi từ isatin và
1,3 – propanđiamin”.
Nội dung đề tài tập trung vào những phần sau:
5
- Tổng hợp phức chất của isatin 1,3 – propanđiamin với Co(II).

57
Co có chu kỳ bán rã là 271,79 ngày,
56
Co có chu kỳ bán rã là 77,27
ngày, và
58
Co có chu kỳ bán rã 70,86 ngày. Tất cả đồng vị phóng xạ còn lại có chu
kỳ bán rã ít hơn 18 giờ và phần lớn những đồng vị này có chu kỳ bán rã ít hơn 1
giây. Nguyên tố này cũng có 4 đồng phân phóng xạ, tất cả các đồng phân này đều
có chu kỳ bán rã ít hơn 15 phút. Các đồng vị của coban có trọng lượng nguyên tử từ
50 amu (
50
Co) đến 73 amu.
1.1.2. Thuộc tính của coban
Coban là kim loại màu trắng bạc, có từ tính mạnh, nhiệt độ Curie vào khoảng
1388 K. Coban và niken là hai thành phần đặc trưng trong thép thiên thạch. Trong
cơ thể động vật tồn tại một lượng nhỏ các muối coban. Đồng vị phóng xạ nhân tạo
Coban-60 được sử dụng làm tác nhân kiểm tra phóng xạ và điều trị ung thư. Độ
thấm từ của coban bằng 2/3 của sắt. Coban kim loại thông thường biểu hiện ở dạng
hỗn hợp của hai cấu trúc tinh thể lục phương đặc khít và lập phương tâm mặt với
nhiệt độ chuyển tiếp khoảng 722 K. Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +2 và +3,
7
rất ít hợp chất trong đó coban có hóa trị +1 tồn tại.
1.1.3. Một số thông tin khác của coban
Tổng quát
Số hiệu nguyên tử 27
Phân loại kim loại chuyển tiếp
Nhóm, chu kì, khối VIIIB, 4, d
Khối lượng riêng; độ cứng 8.900 kg/m
3

Độ dẫn nhiệt 100W/(m.K)
Năng lượng ion hoá 1. 760,4 kJ/mol
2. 1.648 kJ/mol
3. 3.232 kJ/mol
1.1.4. Vai trò sinh học của coban
Nhiều sinh vật sống (kể cả người) phải cần đến một lượng nhỏ coban trong
cơ thể để tồn tại. Cho vào đất một lượng nhỏ coban từ 0,13-0,30 mg/kg sẽ làm tăng
sức khoẻ của những động vật ăn cỏ. Coban là thành phần trung tâm của vitamin
cobalamin, hoặc vitamin B-12.
Ứng dụng trong y học
Đồng vị Co-60 (
60
Co) là kim loại phóng xạ dùng trong xạ trị. Nó tạo ra hai tia
gamma với năng lượng lần lượt là: 1,17 MeV và 1,33 MeV. Nguồn Co-60 có đường
kính khoảng 2 cm và được tạo ra bằng cách tạo một vùng nửa tối, làm cho góc của
vùng bức xạ bị mờ đi. Kim loại này có đặc tính tạo ra bụi mịn, gây ra vấn đề về bảo
vệ bức xạ. Nguồn Co-60 hữu dụng trong vòng khoảng 5 năm, nhưng ngay cả sau
thời điểm này, mức độ phóng xạ vẫn rất cao. Vì vậy máy móc dùng coban đã không
còn được sử dụng rộng rãi ở các nước phương Tây. Hiện nay, người ta sử dụng phổ
biến máy gia tốc hạt tuyến tính thay cho máy móc dùng coban trước đây.
Cảnh báo
Bột kim loại coban dễ bùng cháy khi tiếp xúc với lửa. Các hợp chất của coban
phải được xử lý cẩn thận do có độc tính nhẹ.
60
Co là nguồn phát ra tia gamma mạnh nên tiếp xúc với nó sẽ dẫn đến nguy cơ
ung thư. Nuốt
60
Co sẽ khiến coban thâm nhập vào mô tế bào và quá trình thải ra rất
chậm chạp.
60

2
N, có công thức cấu tạo
sau [17]:
Isatin có thể được axyl hóa trên dị tố Nitơ và tham gia các phản ứng ngưng
tụ trên nhóm cacbonyl [17].
Isatin có thể tham gia phản ứng thế với các Halogen trong dung dịch nước
với sự có mặt của axit làm xúc tác [5].
Isatin có thể được tổng hợp từ sự đóng vòng sản phẩm ngưng tụ của Cloran
hydrat, anilin và hyđroxylamin trong axit sunfuric (phương pháp Sandmeyer). Đây
là phương pháp mang lại hiệu suất cao nhất [17].
Isatin còn có thể được điều chế từ indol tương ứng cho hiệu suất cao bằng
hỗn hợp của InCl
3
và IBX trong axeton nitrin ở 80
0
C.
10
OH
HO
O
H
O
H
2
N
OH
H
HO O
N
Năm 1941 Erdman và Laurent thu được hợp chất này như là sản phẩm của sự

5
+ H
2
O
Bazơ Schiff dễ bị thuỷ phân trong môi trường axit trở lại hợp chất cacbonyl
và amin ban đầu, chỉ những bazơ Schiff sinh ra từ hợp chất cacbonyl thơm và amin
thơm mới bền vững.
Bazơ Schiff là hợp chất chứa nhóm chứa liên kết đôi C=N với nguyên tử N
trung tâm liên kết với nhóm aryl hoặc alkyl nhưng không phải hiđro. Bazơ Schiff có
công thức chung là: R
1
R
2
C=N-R
3
, trong đó R
3
là một nhóm aryl hoặc alkyl.
11
Andehit salixylic
Axit antranilic Bazơ Schiff
1.4. PHỨC CHẤT CỦA BAZƠ SCHIFF ISATIN
Những hoạt tính sinh học quan trọng của Isatin cũng như dẫn xuất của nó
đang là mối quan tâm của nhiều nhà khoa học. Nhiều công trình nghiên cứu
dựa vào những dược tính của bazơ Schiff đã nghiên cứu về phức chất của một
số ion kim loại với bazơ Schiff. Sau đây là những phức chất đã được tổng hợp
và nghiên cứu trong các công trình khoa học.
Trong công trình [44] Isatin-3-thiosemicarbazone (1H-indole-3-
thiosemicarbazone) được nghiên cứu rộng rãi vì chúng có các hoạt tính sinh học quan
trọng, từ 1-methylisatin-3- thiosemicarbazone được tìm thấy là có hoạt tính trong điều trị

(pen)
2
](1) và [Ag
2
(sac)
2
(nmen)
2
](2), trong đó sac = saccharinate,
pen = 1,3-diaminopropane, nmen = N-methylethylenediamine.
Một số phức chất tạo thành giữa Isatin hydrazon với Cu(II), Ni(II) và Zn(II)
đã được tổng hợp [22]. Qua nghiên cứu cho thấy chúng có khả năng ức chế sự phát
triển tế bào khối u ở người. Nghiên cứu cũng chứng tỏ các phức này có hoạt tính ở
các nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, cơ chế tác động lên các tế bào khối u vẫn chưa
được làm sáng tỏ [22].
Một số dẫn xuất Imin và Điimin thu được bằng cách ngưng tụ Isatin với các
amin khác nhau đã được tổng hợp và phức chất của chúng với ion Cu(II) đã được
khảo sát. Những phức chất này có hoạt tính xúc tác cũng như hoạt tính sinh học.
Nghiên cứu cho thấy những hợp chất này tồn tại cân bằng keto-enol trong dung dịch
nước, phụ thuộc vào pH và có hoạt tính xúc tác đối với phản ứng oxi hóa
cacbohydrat bởi nguyên tử Oxi [22].
Sau đây là một số công thức cấu tạo của phức Cu(II), Ni(II), Zn(IV) với
Isatin đã được nghiên cứu trong công trình [22], [40], [41].
13
Cấu trúc của [Ag
2
(sac)
2
(pen)
2

Cu OH
2
+
N

[Cu(isaen)H
2
O] [Cu(isami)(H
2
O)]
+

[Cu(isaepy)
2
]
2+
[Cu(isa)
2
]
+
[Ni(HL)
2
]Cl
2
[30]
14
Kẽm: [ZnCl
2
L] (Zn(IV),H
2

, H
2
L
2
, HL
3
và [Zn(HL
2
)
2
].2H
2
O,
[Co(HL
1
)
2
].H
2
O, [Ni(HL
1
)
2
].0,5H
2
O:
15
O
N
N

. Các phức tạo thành đều là những chất rắn màu đen
và đa số có hoạt tính chống nấm, vi khuẩn gây bệnh.
Cấu trúc của [M(C
26
H
16
N
8
)X
2
]:
N
H
N
N
N
N
M
N
N
H
N
X
X
16
[Zn(HL
2
)
2
].2H

kim loại khác nhau, nhưng đáng chú ý nhất là những ứng dụng dược học trong việc
điều chế ra các thuốc mới chữa trị bệnh cho con người
Isatin cũng như các phức chất của nó có hoạt tính sinh học khá phong phú,
đa dạng như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut, kháng lao, chống phân bào, ức
chế men MAO…[22]. Tuy nhiên hoạt tính sinh học của các phức chất mạnh hơn so
với các phối tử đơn lẻ.
Trong công trình nghiên cứu tổng hợp phức chất Isatin với Cu(II) và thử hoạt
tính sinh học [22] các tác giả giới thiệu sự tổng hợp các phức chất [Cu(isa)
2
]ClO
4
;
[Cu(isaen)(H
2
O)]ClO
4
Các phức chất này có tác dụng dược lý đối với các tế bào
ung thư.
Trong công trình [8], tác giả đã tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của các
dẫn xuất ngưng tụ của Isatin và 5-metylisatin với thiazolidin-2,3-dion và một số dẫn
xuất bazơ Mannich của chúng. Kết quả thử sàng lọc hoạt tính sinh học của chất tổng
hợp được cho thấy chúng có hoạt tính kháng Ecoli và kháng bốn chủng nấm kiểm
định.
Isatin, các dẫn xuất của Isatin và phức chất của nó có cấu tạo phân tử đa
dạng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các nhà khoa học Ấn Độ đã thử
lâm sàng dẫn xuất thiosemicacbazon N-metyl isatin-β(methisazon).
Thiosemicacbazon isatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát
trùng [1].
Các kết quả thử khả năng ức chế sự phát triển khối u cho thấy rằng phức chất
Cu(Hthis)Cl có tác dụng làm giảm thể tích khối u, giảm mật độ tế bào ung thư, giảm

D k l C
I
= =
Trong đó:
- D: mật độ quang
- k: hệ số hấp thụ mol
- l : độ dày cuvet
- C: nồng độ chất phân tích
- I
0
và I là cường độ ánh sáng trước và sau khi ra khỏi chất phân tích
Đường cong thu được khi biểu diễn sự phụ thuộc độ truyền qua vào số sóng
được gọi là phổ hồng ngoại. Căn cứ vào các số sóng đặc trưng trên phổ hồng ngoại
có thể xác định được các liên kết giữa các nguyên tử hay nhóm nguyên tử, từ đó xác
định được cấu trúc của chất phân tích.
Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại được sử dụng nhiều trong nghiên cứu
phức chất. Khi tạo phức, các phối tử thường đưa cặp electron của mình để tạo liên
kết phối trí. Điều đó làm giảm mật độ electron ở nguyên tử liên kết trực tiếp với ion
kim loại. Do đó sự tạo phức thường làm yếu liên kết ngay cạnh liên kết phối trí dẫn
đến làm giảm số sóng dao động hoá trị liên kết này. Chẳng hạn, ở ν
NH
,
3
NH
ν
là 3414 và
3336 cm
-1
còn ở các phức [M(NH
3

kết trong phức so với trong phối tử. Chẳng hạn, ở đa số các phức xyano ν
CN
biến đổi
trong vùng từ 2170-2080 cm
-1
còn ở KCN thì ν
CN
bằng 2080 cm
-1
. Sự tăng ν
CN
được
giải thích là do sự tạo phức đã ổn định liên kết ba C≡N hơn là ở ion CN
-
tự do. Nói
một cách khác, ở ion CN
-
cấu trúc IIA có xác suất lớn hơn so với cấu trúc IIB ở
phức chất:
Như vậy, ta thấy việc phân tích ảnh hưởng của sự tạo phức đến sự thay đổi
số sóng các nhóm trong phối tử là rất có ích trong việc xét đoán cấu trúc. Trên
phương diện đó, phổ hồng ngoại tỏ ra rất có lợi trong việc xác định liên kết của các
phối tử có nhiều cách phối trí khác nhau như điankyl sunfoxit (phối trí qua O hoặc
S), thioxinat (qua N hay S), hoặc trong một số thiosemicacbazon (có thể có 2 trung
tâm phối trí: N,S hoặc 3 trung tâm phối trí: N,S,O)
1.6.2 Phương pháp phổ khối lượng
1.6.2.1. Phổ khối lượng trong việc xác định cấu trúc
Trong việc nhận dạng một hợp chất, có thể nói thông tin quan trọng nhất là
trọng lượng phân tử. Phổ khối lượng là phương pháp phân tích duy nhất cung cấp
thông tin này một cách chính xác tới 4 số sau dấu phẩy (với máy độ phân giải cao).

M
20
Một số đặc điểm phổ khối lượng của các hợp chất có thể dự đoán từ các quy
luật sau đây:
- Xác suất cắt mạch tại nguyên tử cacbon mạch nhánh thì: bậc 3 > bậc 2 >
bậc 1. Điện tích dương có xu hướng bị giữ tại C mạch nhánh (ion carbonium).
- Nếu phân tử chứa liên kết đôi thì sự cắt mạch thường xảy ra ở vị trí β.
- Hợp chất vòng thường chứa các pic có số khối đặc trưng cho vòng.
- Một chất có pic mẹ mạnh thì phân tử thường chứa vòng. Vòng càng bền thì
cường độ pic càng lớn. Thường dùng để tìm vòng benzen.
- Các vòng bão hoà cắt mạch nhánh ở C
α
. Trong quá trình phá vỡ vòng, xác
suất của sự mất đi 2 nguyên tử cacbon trong vòng lớn hơn rất nhiều so với xác suất
mất đi 1 nguyên tử.
- Nếu vòng có nối đôi gắn với mạch nhánh thì sự cắt mạch lại xảy ra ở vị trí
β tính tới vòng.
- Ở hợp chất dị nguyên tố thì sự cắt mạch xảy ra ở liên kết β tính từ dị nguyên tố đó.
- Ở hợp chất chứa nhóm cacbonyl thì sự gãy thường xảy ra tại nhóm này và
điện tích dương thường tồn tại ở phần cacbonyl.
- Sự có mặt của Cl, Br, S, Si được suy ra từ đặc điểm hàm lượng đồng vị
khác thường của chúng. Các nguyên tố này và các nguyên tố khác như: P, F, I cũng
có thể được phát hiện từ các chênh lệch về khối lượng khác thường sinh ra từ một
vài ion mảnh trong phổ.
Đối với phức chất, phương pháp phổ khối lượng đã góp phần một cách tích
cực trong việc khảo sát thành phần và cấu trúc của chúng, đặc biệt là các phức có
phối tử là những hợp chất hữu cơ.
Một đặc điểm nổi bật trong phổ khối lượng của các hợp chất phối trí là các
cụm pic đồng vị có tỉ lệ đặc trưng cho sự có mặt của các kim loại trung tâm và các
phối tử. Dựa vào đặc điểm của cụm pic phân tử (số vạch và tỉ lệ các pic đồng vị) và

2 2
2 1 2
n n
C p p
−

1 2
n n x x
x
C p p
−

2 2
2 1 2
n n
C p p
−

1
1 2
n n
p p
−

2
n
p
Xác suất này là các số hạng khai triển của biểu thức (p
1
+ p

. Phân tử có thể được viết
(A
1
)
a
(A
2
)
b
(B
1
)
u
(B
2
)
v
, trong đó:
a + b = n và u + v = m
Xác suất (XS) các mảnh được tính như sau [9]:
1 2 1 2
. . . . .
n a b m u v
a u
XS C p p C q q
=
hay
1 2 1 2
! !
. . . .

1
H,
13
C,
19
H,
31
P Những hạt nhân khác nhau
sẽ cộng hưởng ở những tần số khác nhau, hay nói cách khác trên phổ cộng hưởng từ
chúng có độ chuyển dịch hoá học khác nhau.
Cùng một loại hạt nhân song ở trong các phân tử khác nhau sẽ cho các tín hiệu
cộng hưởng (phụ thuộc tương tác spin-spin giữa các hạt nhân) và độ chuyển dịch hoá
học khác nhau (phụ thuộc cấu trúc phân tử).
Như vậy dựa vào phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân người ta có thể xác
định được cấu trúc của các chất.
1.6.4. Chương trình phổ
1
H-NMR mô phỏng
Chương trình ChemNMR trong ChemBioDraw Ultra 11.0 cho phép dự đoán
độ chuyển dịch hoá học của tất cả các hidro và cacbon. Trước tiên chương trình này
sẽ nhận dạng những cấu trúc chính của phân tử. Chẳng hạn, benzen sẽ được nhận
dạng là phần cấu trúc chính của trinitrotoluen. Mỗi cấu trúc sẽ tương ứng với một
độ dịch chuyển hoá học. Nếu cấu trúc vòng nào đó không có trong cơ sở dữ liệu thì
ChemNMR sẽ sử dụng những vòng gắn vào (thậm chí nó còn phá vỡ vòng) để đưa
ra độ chuyển dịch hoá học xấp xỉ. ChemNMR xem những phần còn lại của phối tử
như là nhóm thế. Độ dịch chuyển hoá học của phân tử sẽ được cộng hoặc bớt đi từ
giá trị của những nhóm thế này. Nếu số gia cho những nhóm thế không xác định
được thì ChemNMR dùng những đơn vị cấu trúc nhỏ hơn có cùng nguyên tử lân
cận nhau để đánh giá.
1.6.5. Phương pháp thử hoạt tính sinh học

24
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT
THỰC NGHIỆM
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu phức tạo thành giữa Co(II) với
phối tử isatin 1,3-propanđiamin.
2.2. KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
- Phổ hồng ngoại được đo trên máy quang phổ kế hồng ngoại FTIR IMPACT
4010 (CHLB Đức), viện Hoá học, viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Phổ khối lượng được đo trên máy LD-MSD-Trap-SL (Nhật) của viện Hoá
học, viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Phổ cộng hưởng từ proton được đo trên máy cộng hưởng từ hạt nhân phân
giải cao 500MHz (Brucker, Đức) ở phòng cộng hưởng từ hạt nhân, viện Hoá học,
viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Hoạt tính sinh học của phức chất được đọc trên máy ELISA ở bước sóng
495-515 nm tại Phòng sinh học thực nghiệm, viện Hoá học các hợp chất thiên
nhiên, viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3. THỰC NGHIỆM
Tổng hợp phức chất của Isatin 1,3-propanđiamin với Co(II)
2.3.1. Mẫu 1(M6)
Hoà tan isatin (0,1465g; 1mmol) trong etanol (15ml) và 1,3-
propanđiamin (0,7ml; 8mmol), điều chỉnh pH của dung dịch bằng dung dịch
HClO
4
, dung dịch thu được có màu da cam, pH=6-7 (DD1), cho 3ml nước cất vào
hỗn hợp trên, khuấy từ 15 phút ở 50
0
C. Hòa tan CoCl
2
.6H