BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ THỊ THU HỒNG
TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ THĂM
DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC Ni(II) VỚI
BAZƠ SCHIFF ĐI TỪ ISATIN
VÀ PROPAN-1,3-ĐIAMIN
Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
Mã số : 60 44 25
LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. DƯƠNG TUẤN QUANG
Huế, Năm 2010
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên
cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên
cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các
đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được
công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tác giả
Lê Thị Thu Hồng
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy giáo PGS.TS. Dương Tuấn
Quang đã tận tình hướng dẫn thực hiện đề tài trong thời gian qua.
Lời cảm ơn của tôi cũng xin được gởi đến Quý Thầy Cô trong bộ môn Hóa vô
cơ – Khoa Hóa học – Trường ĐHSP Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để thực
hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng máy ghi phổ Cộng hưởng từ hạt nhân,
Phòng máy ghi phổ khối lượng, Phòng máy ghi phổ hồng ngoại thuộc Viện Hoá
học; và Phòng Sinh học thực nghiệm thuộc Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên

2
] : Phức tạo thành giữa isatin propan-1,3-điamin với Ni(II)
(Trong đóL là bazơ schiff isatin được hình thành từ 2
phân tử isatin và một phân tử propan-1,3-điamin)
[NiL’
2
] :Phức tạo thành giữa isatin propan-1,3-điamin với Ni(II)
(Trong đó L’ là bazơ schiff isatin được hình thành từ 1
phân tử isatin và 1 phân tử propan-1,3-điamin)
IR : Infrared (hồng ngoại)
NMR : Nuclear magnetic resonance (cộng hưởng từ hạt nhân)
MS : Mass spectrum (phổ khối lượng)
5
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của Ni(II) – isatin propan-1,2-điamin
Hình 3.2: Phổ khối lượng của phức chất [NiL(H
2
0)
2
]
Hình 3.3: Sơ đồ phân mảnh của phức [NiL(H
2
0)
2
]
Hình 3.4: Phổ khối lượng của phức chất [NiL’
2
]
Hình 3.5: Sơ đồ phân mảnh của phức [NiL’
2

Bảng 3.4: Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định phức chất
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phổ hồng ngoại của isatin và propan-1,3-điamin
Phụ lục 2: Bảng số liệu phổ khối lượng của phức chất [NiL(H
2
0)
2
]
7
Phụ lục 3: Bảng số liệu phổ khối lượng của phức chất [NiL’
2
]
Phụ lục 4: Phiếu trả lời kết quả hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
MỞ ĐẦU
Phức chất là một bộ phận quan trọng của hoá học vô cơ hiện đại. Thật vậy,
phần lớn các hợp chất vô cơ là những phức chất. Trong các giáo trình hoá vô cơ
thường có phần dành riêng, hoặc đề cập đến phức chất, việc giải thích sự hình thành
và tồn tại của nhiều hợp chất vô cơ cũng dựa trên cơ sở các thuyết liên kết trong
phức chất
Phức chất ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi không chỉ trong hoá học mà
còn cả trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y học, đời sống Vì
thế, một trong những hướng nghiên cứu của hoá học vô cơ là phức chất đã được bắt
đầu khá sớm và ngày càng phát triển.
Có thể nói rằng hiện nay hóa học phức chất đang phát triển rực rỡ và là nơi
hội tụ những thành tựu của hóa lí, hóa phân tích, hóa học hữu cơ, hóa sinh, hóa môi
trường, hóa dược. Trong lĩnh vực mạ điện và bảo vệ kim loại các phức chất được sử
dụng để làm tăng cường sự bám dính, độ bóng các lớp mạ và sự xuất hiện các hợp
chất phức không tan trên bề mặt kim loại sẽ làm chậm hẳn quá trình ăn mòn kim
loại. Trong phân tích người ta sử dụng phức chất trong các phép phân tích định tính,
định lượng, những phức chất có màu đậm thường được ứng dụng trong phương

- Tổng hợp phức chất của bazơ Schiff isatin propan-1,3-diamin với Ni
- Nghiên cứu cấu trúc và một số tính chất của các hợp chất tổng hợp được
bằng phương pháp phổ hồng ngoại.
9
- Sử dụng phổ khối lượng, phổ cộng hưởng từ proton của các phức tổng hợp
được như một công cụ quan trọng để khẳng định cấu trúc phức.
- Tiến hành thử hoạt tính sinh học để thăm dò khả năng kháng nấm, kháng
khuẩn cũng như khả năng ức chế tế bào ung thư của các phức chất.
Chúng tôi hi vọng rằng, kết quả nghiên cứu của đề tài này sẽ làm phong phú
thêm nghiên cứu phức của Niken với các phối tử có hoạt tính sinh học và bước đầu
sử dụng các hợp chất này vào lĩnh vực y học.
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU VỀ NIKEN
1.1.1 Trạng thái tự nhiên
Niken còn được gọi là kền. Một lượng lớn mỏ niken chứa một trong hai
quặng. Đầu tiên là quặng laterit, thành phần chính của quặng có chứa niken là
limonit (Fe,Ni)O(OH) và garnierit (niken silicat ngậm nước (Ni,Mg)
3
Si
2
O
5
(OH).
Quặng thứ hai là sulfua magma, thành phần chính là pentlandit (Ni,Fe)
9
S
8
.
Dựa trên các bằng chứng địa lý, hầu hết niken trên trái đất được cho là tập
trung ở lõi Trái Đất.

- Nhiệt độ nóng chảy:1455
o
C
- Nhiệt độ sôi :2913
o
C
- Nhiệt bay hơi: 377,5 kJ/mol
- Nhiệt nóng chảy: 17,48 kJ/mol
- Áp suất hơi: 100.000 Pa tại 3.184 K
- Vận tốc âm thanh: 4.900 m/s tại 298,15 K
- Năng lượng ion hóa: 1. 737,1 kJ/mol
2. 1.753,0 kJ/mol
3. 3.395 kJ/mol
1.1.2.2 Tính chất hoá học
Niken nằm ở nhóm VIIIB, thuộc nhóm các nguyên tố họ d. Cấu hình electon:
[Ar] 3d
8
4s
2
. Phân lớp 3d có 8 electon đang xây dựng dở dang nên kém bền. Vì vậy
niken có thể nhường 2 electron ở lớp ngoài cùng để trở thành Ni
2+
, niken dạng bột
đen tự cháy.
Niken là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình, khả năng phản ứng kém hơn
Sắt và Coban, bền trong không khí ẩm, không phản ứng với nước, kiềm hidrat
amoniac, nitơ, bị thụ động hóa trong môi trường axít H
2
SO
4

• Làm chất xúc tác cho quá trình hiđrô hóa (no hóa) dầu thực vật.
1.2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ISATIN
Isatin (hay tên IUPAC là 1H-indol-2,3-đion) là một dẫn xuất của Indol, có
công thức phân tử C
8
H
5
O
2
N, có công thức cấu tạo sau [17]:
Isatin còn có các tên gọi khác như sau :
- 1H-Indol-2,3-dion
- 2, 3-Diketoindolin
- 2,3-Dioxo-2,3-dihydroindol
- 2,3-Dioxoindolin
- 2,3-Indolindion
- 2,3-Ketoindolin
- C11129
- indol-2,3-dion
- Indolin-2,3-dion
- Axit lactam Isatic
- Isatin
- Isatine
- Axit Isatinic anhydrit
- ISN
- Isotin
- Aminobenzoylformic anhydrit
- Pseudoisatin
- S00335a
- Tribulin

C.
Isatin lần đầu tiên thu được bởi Erdman và Laurent vào năm 1841, là sản phẩm
của sự oxi hoá phẩm nhuộm Indigo bởi axit nitric và axit cromic. Hợp chất này
cũng có trong nhiều cây trồng.
Phương trình phản ứng minh hoạ [17] :
Bazơ Schiff được nghiên cứu chủ yếu về các tính chất dược học. Người ta
thấy rằng isatin tạo thành phẩm nhuộm màu xanh nếu nó được trộn với axit sunfuric
và benzen thô. Sự tạo thành phẩm nhuộm xanh inđigo được chứng minh là có phản
ứng với benzen. Victor Meyer có thể cô lập được hợp chất có ứng dụng trong phản
ứng này từ benzen. Hợp chất dị vòng này là thiophen.
Isatin là chất rắn màu đỏ da cam, nhiệt độ nóng chảy 198-204
0
C, không tan
trong nước, tan nhiều trong rượu và benzen.
Isatin có thể được axyl hóa trên dị tố Nitơ và tham gia các phản ứng ngưng
tụ trên nhóm cacbonyl [17].
13
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 là một chất tổng hợp nền linh hoạt, nó được sử dụng để tổng hợp một
lượng lớn các hợp chất dị vòng như indol và quinolin và là nguyên liệu để tổng hợp
thuốc. Isatin được tìm thấy trong mô tế bào của động vật có vú và chức năng của nó
là điều chỉnh các quá trình sinh hoá, đã từng là chủ đề của nhiều cuộc thảo luận.
Với những tiến bộ trong việc sử dụng isatin trong tổng hợp hữu cơ trong suốt 25
năm qua, nhiều công trình nghiên cứu về hoạt tính sinh học và tính chất dược lý của
nó đã được báo cáo trong nhiều tạp chí và nhiều thông tin bổ sung kèm theo. Vì vậy
nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tổng hợp các phức chất isatin mới.
1.3 GIỚI THIỆU VỀ BAZƠ SCHIFF
Bazơ Schiff là sản phẩm của sự ngưng tụ giữa hợp chất cacbonyl và amin
bậc 1[14] .Ví dụ phản ứng tổng hợp bazơ Schiff sau.

6
H
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.
1.4. PHỨC CHẤT CỦA BAZƠ SCHIFF ISATIN
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
14
Andehit salicylic Axit anthranilic bazơ Schiff
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

+
N

[Cu(isaen)H
2
O] [Cu(isami)(H
2
O)]
+
15

[Cu(isaepy)
2
]
2+
[Cu(isa)
2
]
+
[Ni(HL)
2
]Cl
2
[29]
Kẽm: [ZnCl
2
L] (Zn(IV),H
2
L: etylenđiamine-bis(isatin).
16

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
tổng số tế bào và từ đó đã làm giảm chỉ số phát triển của u. Khả năng ức chế sự phát
triển tế bào ung thư SARCOMAR-TG180 trên chuột nhắt trắng SWISS của
Cu(Hthis)Cl là 43,99%. Chỉ số gián phân của các lô điều trị đều thấp hơn lô đối chứng,
chứng tỏ các phức chất đã ức chế quá trình phân bào của tế bào ung thư. Phức này đã
làm giảm tỉ lệ Anaphase. Như vậy, các phức chất chủ yếu ức chế ở giai đoạn chuẩn bị
tách đôi tế bào. Có lẽ ở đây các phức chất đã làm cho các băng co rút ở vùng xích đạo

2

Phức [Ni(isaen)
2
]
19
N
H
O
O
H
N
O
O
Ni
OCOCH
3
OCOCH
3
m/z = 506
H O
2 2 Phức chất [Ni(HL)
2
]Cl
2
với HL là Bis[3-(4- hexylphenylimino)-1H indol-2(3H)-
on]-diclo

- 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
)
6
]
3+
(M = Ni, Co, Cr) thì ν
NH

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)
1.7.2 Phương pháp phổ khối lượng
1.7.2.1. 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).
Ở thế ion hoá 9-14 eV thì không có một ion nào có số khối lớn hơn ion phân tử
được tạo thành. Vì vậy, khối lượng của ion nặng nhất, không kể đến sự đóng góp
của đồng vị sẽ cho ta khối lượng phân tử qui tròn với máy khối phổ phân giải thấp
và khối lượng phân tử chính xác với máy khối phổ phân giải cao.
Một số đặc điểm phổ khối lượng của các hợp chất có thể dự đoán từ các quy
luật sau đây:

- 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
đặc điểm của các pic mảnh chúng ta có thể phân tích được thành phần và cấu trúc
của phức chất.
1.7.2.2. Xác định cụm pic đồng vị trong phổ khối lượng theo phương pháp tính
toán
Hợp chất phức thường được tạo thành từ các nguyên tố có nhiều đồng vị khác
nhau. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc nhận dạng dễ dàng các mảnh ion.

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
2
)
n
,
n
C

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
! !
. . . .
! ! ! !
a b u v
n m
XS p p q q
a b u v
=

P Những hạt nhân khác nhau
24
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.
1.7.4. 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.
1.7.5. Phương pháp thử hoạt tính sinh học
Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
Việc thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định được tiến hành theo 2 bước:
Bước 1: Thử định tính theo phương pháp khuếch tán trên thạch, sử dụng
khoanh giấy lọc tẩm chất thử theo nồng độ tiêu chuẩn.
Bước 2: Các mẫu cho hoạt tính (+) ở bước 1 sẽ được tiến hành thử tiếp ở
bước 2 để tính ra nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) theo phương pháp hiện đại của