ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ QUYÊN
TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ
HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC PHỨC CHẤT CỦA Zn(II),
Cu(II) VỚI THIOSEMICACBAZON BENZANDEHIT VÀ
DẪN XUẤT THẾ N(4) – PHENYL CỦA NÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trịnh Ngọc Châu,
đã giao đề tài và đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn
này.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Vô cơ
- Khoa Hóa học, BGH, Phòng sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận
văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Hóa học, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em
hoàn thành luận văn này
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu, các thầy cô,
anh chị em trong trường THPT Hoàng Quốc Việt - Bắc Ninh đã tạo điều kiện giúp
đỡ và động viên em trong suốt khóa học. Hà Nội, tháng 10 năm 2014
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Quyên MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3

H và
13
C của các phối tử Hthbz và Hpthbz 39
3.4. Phổ cộng hưởng từ proton của các phức chất Zn(thbz)
2
và Zn(pthbz)
2
46
3.5. Phổ khối lượng của các phức chất M(thbz)
2
và M(pthbz)
2
(M: Zn(II) và Cu(II)) 48

3.6. Ph
ổ hấp thụ electron của các các phối tử và các phức chất Cu(thbz)
2
và Cu(pthbz)
2
53
3.7. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng sinh của các phối tử và các phức chất 56
KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
DANH MỤC CÁC BẢNG

TT Tên bảng Trang

1
H - NMR của bz 41
3.8. Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ
13
C - NMR

của bz 41
3.9. Quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong

phổ
1
H,
13
C – NMR của các
phối tử Hthbz và Hpthbz
45
3.10.

Quy kết các tín hiệu cộng hưởng trong

phổ
1
H - NMR của các phức
chất Zn(thbz)
2
và Zn(pthbz)
2

48
3.11.

3.16.

Các cực đại hấp thụ trên phổ UV-Vis của phối tử và phức chất 55
3.17.

Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

56

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT Tên hình Trang

1.1. Một số phức chất của thiosemicacbazon hai càng 6
1.2. Một số phức chất của thiosemicacbazon 4 càng và 5 càng 8
1.3. Phức chất của thiosemicacbazon một càng 8
1.4. Cấu trúc tinh thể của hai phức chất Zn(II), Cu(II) với 1-phenyl-3-
metyl-4benzoyl-5pyrazon
14
1.5. Phức chất của Zn(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon 14
3.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hthbz 35
3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(thbz)
2
35
3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Cu(thbz)
2
35
3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hpthbz 36
3.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Zn(pthbz)
2


Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
13
C của phối tử Hthbz 42
3.15.

Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hpthbz 43
3.16.

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
13
C của phối tử Hpthbz 43
3.17.

Phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Zn(thbz)
2
46
3.18.

Phổ cộng hưởng từ proton của phức chất Zn(pthbz)
2
47
3.19 Phổ khối lượng của phức chất Zn(thbz)
2
49
3.20 Phổ khối lượng của phức chất Cu(thbz)
2
49
3.21 Phổ khối lượng của phức chất Zn(pthbz)
2


Hpth: N(4)-phenyl thiosemicacbazit
H
2
N
NH
C
NH
S

bz: benzanđehit

Hthbz: thiosemicacbazon benzanđehit

1

MỞ ĐẦU
Việc nghiên cứu về phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon
và dẫn xuất của chúng đang thu hút nhiều nhà khoa học trên thế giới đặc biệt trong
lĩnh vực hóa học, y sinh…Sau khi người ta phát hiện ra phức chất Cis platin
[Pt(NH
3
)
2
Cl
2
] (năm 1960) có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư

hoạt tính sinh học của các hợp chất loại này. Từ đó tiến tới việc thiết kế, tổng hợp
định hướng các hợp chất có hoạt tính sinh học mong muốn.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài:
“Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học
các phức chất của Zn(II), Cu(II) với thiosemicacbazon benzanđehit
và dẫn xuất thế N(4) – phenyl của nó”
Bản luận văn tập trung giải quyết những vấn đề sau:
- Tổng hợp 02 phối tử là thiosemicacbazon là thiosemicacbazon benzanđehit, N(4) -
phenyl thiosemicacbazon benzanđehit.
- Tổng hợp các phức chất của 02 phối tử trên với Zn(II) và Cu(II) là các kim loại
chuyển tiếp. Phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất.
- Nghiên cứu các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ hấp thụ hồng
ngoại, phổ khối lượng, phổ UV - Vis, phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H và
13
C để xác
định công thức phân tử, cách phối trí của các phối tử và công thức cấu tạo của các
phức chất.
- Thử khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các phối tử và phức chất nhằm tìm
kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao làm đối tượng nghiên cứu tiếp theo
trong y và dược học.
Chúng tôi cũng hy vọng rằng những kết quả thu được sẽ đóng góp một phần
nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazon và lĩnh vực
nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và hoạt tính sinh học của các hợp chất loại
này.

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Gãc liªn kÕt
S
NH
C
NH
2
NH
2

Trong đó các nguyên tử N
(1)
, N
(2)
, N
(4)
, C, S nằm trên cùng một mặt phẳng. Ở
trạng thái rắn, nguyên tử S nằm ở vị trí trans so với nhóm NH
2
[1], [41]. Khi thay
thế một nguyên tử hiđro của nhóm N
(4)
H
2
bằng các gốc hiđrocacbon ta thu được các
dẫn xuất của thiosemicacbazit. Ví dụ như: N(4)-metyl thiosemicacbazit, N(4)-allyl
thiosemicacbazit, N(4)-phenyl thiosemicacbazit…
Thiosemicacbazit hay các dẫn xuất của nó ngưng tụ với các hợp chất
cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất thiosemicacbazon theo sơ đồ:

(a)

H
2
). Trong quá trình tạo phức phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển
từ cấu hình trans sang cấu hình cis, đồng thời xảy ra sự di chuyển nguyên tử H từ
nhóm imin sang nguyên tử lưu huỳnh và nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại.
Sự tạo phức xảy ra theo sơ đồ: Sơ đồ 1.2. Sự tạo phức của thiosemicacbazit
Sau Jensen, nhiều tác giả khác cũng đã đưa ra kết quả nghiên cứu của mình
về sự tạo phức của thiosemicacbazit với kim loại chuyển tiếp khác. Khi nghiên cứu
phức chất của thiosemicacbazit với niken(II) và kẽm(II) bằng phương pháp từ hoá,
phương pháp phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại các tác giả [27], [31]
cũng đưa ra kết luận liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với ion kim loại được
thực hiện trực tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N - hiđrazin (N
(1)
), đồng thời trong
Cấu hình dạng trans Cấu hình dạng cis
của phối tử của phối tử

Phức dạng cis
Phức dạng trans

5

phức chất, phân tử thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis. Kết luận này cũng được
khẳng định khi các tác giả nghiên cứu phức của niken(II), palađi(II) với
thiosemicacbazit [20], [43]. Chẳng hạn, trong phức chất Ni(th)
2
(H

(1)
, S của phần khung thiosemicacbazit và
lúc đó thiosemicacbazon là phối tử hai càng [6], [9]. Sự tạo phức xảy ra theo sơ đồ:

dạng thion dạng thiol tạo phức
Sơ đồ 1.3. Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon hai càng

6

Cấu tạo của một số phức chất với thiosemicacbazon hai càng đã được đưa ra
trong các công trình [6], [9], [10], [23] và sau đây là ví dụ: Phức chất của Zn(II) với isatin - 3 –
thiosemicacbazon
Phức chất của Cu(II) với
thiosemicacbazon axetophenon
Hình 1.1. Một số phức chất của thiosemicacbazon hai càng
Đôi khi, do khó khăn về mặt
lập thể mà thiosemicacbazon vẫn tồn
tại ở dạng thion trong phức chất. Tác
giả [25] đã nghiên cứu và đưa ra
công thức cấu tạo của phức chất 3-
thiophen anđehit thiosemicacbazon
với Zn(II). Trong đó, chỉ N
(1)
tham
gia phối trí với Zn(II) như công thức
đưa ra trong hình trên.
Nếu ở phần hợp chất

H
M
D
a')

Sơ đồ 1.4. Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon ba càng

Một số phối tử loại này là các
thiosemicacbazon của axit pyruvic, 2-
hyđroxy axetophenon, pyriđin-2-
cacbanđehit, 1,2-naphthoquinon
Trong các phức chất với Cu
2+
, Co
2+
,
Ni
2+
, Pt
2+
các phối tử loại này tạo
liên kết qua bộ nguyên tử cho là O, S,
N
(1)
cùng với sự hình thành vòng 4, 5
hoặc 6 cạnh [12], [21], [26].Các thiosemicacbazon bốn càng có thể được điều chế bằng cách ngưng tụ hai
phân tử thiosemicacbazit với một phân tử hợp chất đicacbonyl như Sơ đồ 1.5.
Phức chất của Cu(II) với N(4)-phenyl
thiosemicacbazon 2 – benzoyl pyriđin

Phức chất của Pd(II) với N(4)-etyl
thiosemicacbazon 2- hyđroxiaxetophenon
Hình 1.3. Phức chất của thiosemicacbazon một càng
Như vậy, khi tạo phức với các ion kim loại, các thiosemicacbazon có xu
hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại và đóng vai trò là phối tử 2 càng hay 3,
4, 5 càng, tạo nên các phức chất chứa vòng 4, 5 hay 6… cạnh. Chính sự đa dạng về

9

kiểu phối trí mà các phức chất của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon luôn luôn
dành được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước. Hiện nay,
người ta tập trung vào nghiên cứu tổng hợp, cấu tạo, cũng như các ứng dụng của
thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các dẫn xuất thế có bản chất khác
nhau ở nguyên tử N(4) như metyl, etyl, allyl và phenyl của các hợp chất cacbonyl
khác nhau với mong muốn tìm được nhiều tính chất quí báu, nhất là hoạt tính sinh
học để ứng dụng trong cuộc sống.
1.2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC
CHẤT CỦA CHÚNG
Ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu công bố kết quả cho thấy
thiosemicacbazon và các phức chất của chúng có nhiều tính chất quý báu và được
ứng dụng rộng rãi trong thực tế.
Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởi
Domagk [1]. Khi nghiên cứu các hợp chất thiosemicacbazon, ông đã nhận thấy một
số hợp chất thiosemicacbazon có hoạt tính kháng khuẩn. Sau phát hiện của
Domagk, hàng loạt tác giả khác cũng đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạt

3
Cl
3
đều có tác dụng làm 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 trắng SWISS của
Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hth)
3
Cl
3
là 36,8%.
Tác giả [6] đưa ra kết luận về các phức chất của platin với N(4)-phenyl
thiosemicacbazon isatin, N(4)-phenyl thiosemicacbazon salixilanđehit, N(4)-phenyl
thiosemicacbazon điaxetyl-monoxim có độc tính khá mạnh đối với nấm và khuẩn.
Các phức chất của platin với N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin, N(4)-phenyl
thiosemicacbazon furanđehit có độc tính mạnh đối với tế bào ung thư gan, ung thư
màng tim, ung thư màng tử cung.
Tác giả[11], [15], [17] đã nghiên cứu về phức của thiosemicacbazon với
Cu(II) và Zn(II). Trong đó có một chelat đồng là đồng của pyridin 2-cacbandehit
thiosemicarbazon (NSC 689.534) và được đánh giá là tốt nhất về khả năng ức chế
sự tăng trưởng của khối u.
Ngoài ra, các nghiên cứu về ứng dụng của các thiosemicacbazon và phức
chất của chúng trên các lĩnh vực khác nhau cũng đã được tiến hành. Các nghiên cứu
về hoạt tính xúc tác cho thấy các phức chất của palađi(II), niken(II) với

11

thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác tốt cho phản ứng nối mạch anken, phản
ứng Heck [32], [36], phản ứng amin hóa [37].
Một số thiosemicacbazon cũng đã được sử dụng làm chất ức chế quá trình ăn


pháp này hoàn toàn phù hợp với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, giới hạn phân
tích có thể đạt mức 0,49 µg/ml. Nhiều công trình nghiªn cøu trong lĩnh vực sắc ký
lỏng hiệu năng cao (HPLC) đã sử dụng các thiosemicacbazon để tách và xác định
hàm lượng các ion kim loại như V, Pt
Nhiều tác giả đã chế tạo được các điện cực chọn lọc ion trên cơ sở các
thiosemicacbazon như: điện cực chọn lọc ion Cu
2+
trên cơ sở bis
(thiosemicacbazon) benzil, điện cực chọn lọc ion Hg
2+
trên cơ sở thiosemicacbazon
salixilanđehit. Các điện cực này có thời gian phục hồi nhanh, khoảng nồng độ làm
việc rộng và thời gian sử dụng dài. Đây là một hướng mới trong nghiên cứu các ứng
dụng của thiosemicacbazon.
1.3. GIỚI THIỆU VỀ KẼM VÀ ĐỒNG
1.3.1. Giới thiệu chung

Kẽm là một trong những nguyên tố có tầm quan trọng đối với nhiều ngành
công nghiệp, khoa học và đã được nghiên cứu từ lâu.
Những năm gần đây, các kết cấu khởi động tên lửa cũng được mạ kẽm, kẽm
còn được dùng để sản xuất pin khô, làm chất màu vô cơ, trong sản xuất giấy, da
cừu. Kẽm có lượng đáng kể trong thực vật và động vật. Cơ thể con người chứa kẽm
đến 0,001%. Kẽm có trong enzim cacbanhidraza là chất xúc tác cho quá trình thủy
phân của cacbonic trong máu và do đó đảm bảo tốc độ cần thiết của quá trình hô
hấp, trao đổi khí. Kẽm có trong insulin là hóc môn có vai trò điều chỉnh độ đường
trong máu.
Kẽm thuộc nhóm IIB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep,
có cấu hình electron 1s
2

13

gan. Đồng có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực sinh học và nông nghiệp. Đồng có tác
dụng lớn đến quá trình tổng hợp protein, tham gia vào quá trình đồng hóa nitrat, quá
trình tổng hợp hemoglobin và photpholipit. Ngoài ra đồng còn có tác dụng chống
hạn, chống rét và tăng khả năng giữ nước của mô trong cơ thể.
Đồng thuộc nhóm IB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep, có
cấu hình electron 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
1
. Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và
dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ.
Trong các hợp chất, đồng thể hiện số oxi hoá +1, +2, +3. Trong tự nhiên, nguyên tố
đồng tồn tại một số đồng vị, có nguyên tử khối là 63 đvC chiếm nhiều nhất, trong
đó:
63
Cu chiếm 69,15 %,
65
Cu chiếm 30,85 %.

6
2+
màu xanh lam, tạo thành những ion phức hình vuông [Cu(NH
3
)
4
]
2+
,
[Cu(en)
2
]
2+
[4].
Ion Zn(II) với cấu hình electron là 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
cũng có khả năng tạo
nên rất nhiều phức như Cu(II) nhưng khả năng tạo phức kém hơn Cu(II) và tạo
thành các phức chất không màu.
Zn(II) và Cu(II) còn có thể tạo phức chất hai càng như trong Hình 1.4 [39]

cấu hình electron của các ion kim loại này. Do sự đa dạng về khả năng phối trí
Zn(II) và Cu(II) đã và đang dành được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học nghiên
cứu về phức chất trong và ngoài nước.
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT
1.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Khi chiếu vào mẫu thử chùm bước xạ, phân tử sẽ hấp thụ năng lượng và
chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn. Khi hấp thụ những bức xạ trong vùng
hồng ngoại, năng lượng phân tử tăng lên 8 - 40 kJ/mol. Đây chính là khoảng năng
lượng tương ứng với tần số của dao động biến dạng và quay của các liên kết trong
hợp chất cộng hoá trị. Sự hấp thụ xảy ra khi tần số của bức xạ của tia tới bằng với
tần số dao động riêng của một liên kết nào đó trong phân tử. Tần số dao động riêng
của các liên kết trong phân tử được tính theo công thức:
1 k
2 C
ν =
π µ

trong đó µ là khối lượng rút gọn, µ = m
1
m
2
/(m
1
+m
2
), k là hằng số lực tương tác,
phụ thuộc bản chất liên kết, C là tốc độ ánh sáng (C = 3.10
10
cm/s) và ν là tần số
dao dộng riêng của liên kết [3], [8].