BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Phạm Thị Phương Nam

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC PHỨC Fe(III)
VỚI CÁC PHỐI TỬ DẠNG SALEN VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH
GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2020


BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Phạm Thị Phương Nam

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC PHỨC Fe(III)
VỚI CÁC PHỐI TỬ DẠNG SALEN VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH

Em xin cảm ơn quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia
(Nafosted) đã tài trợ thực hiện luận văn này.
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài, em luôn nhận được sự
giúp đỡ, động viên, khích lệ từ gia đình, bạn bè. Đó là động lực vô cùng quý
báu giúp em có thể vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài
của mình. Em vô cùng cảm ơn tình cảm và sự giúp đỡ của mọi người đã dành
cho em.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 30 tháng 06 năm 2020
Học viên

Phạm Thị Phương Nam


1
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ 4
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... 6
DANH MỤC SƠ ĐỒ ........................................................................................ 7
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... 8
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................... 12
1.1. GIỚI THIỆU VỀ SALEN .................................................................... 12
1.1.1. Phối tử bazơ Schiff ........................................................................ 12
1.1.2. Phối tử salen và dẫn xuất ............................................................. 13
1.2. GIỚI THIỆU VỀ PHỨC CHẤT METALLO-SALEN........................ 16
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ PHỨC CHẤT Fe(III)-SALEN ............ 18
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT Ở VIỆT NAM ............... 23
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 26
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................. 26

phối
tử
2-((E)-((2-(((E)-2-hydroxy-3methoxybenzylidene)amino)phenyl)imino)methyl)-4-methoxyphenol
(L5)........................................................................................................... 39
2.5. TỔNG HỢP CÁC PHỨC Fe(III) VỚI CÁC PHỐI TỬ BAZƠ SCHIFF
DẠNG SALEN ........................................................................................... 40
2.5.1. Quy tình tổng hợp chung............................................................... 40
2.5.2. Tổng hợp phức P1 .......................................................................... 41
2.5.3. Tổng hợp phức P2 .......................................................................... 41
2.5.4. Tổng hợp phức P3 .......................................................................... 41
2.5.5. Tổng hợp phức P4 .......................................................................... 42
2.5.6. Tổng hợp phức P5 .......................................................................... 42
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 43
3.1. TỔNG HỢP DẪN XUẤT CỦA SALICYLALDEHYDE .................. 43


3
3.2. TỔNG HỢP CÁC PHỐI TỬ BAZƠ SCHIFF DẠNG SALEN VÀ
PHỨC CHẤT .............................................................................................. 45
3.2.1. Tổng hợp và tính chất vật lý của các phối tử bazơ Schiff dạng
salen ......................................................................................................... 45
3.2.2. Tổng hợp và tính chất vật lý của phức Fe(III) với các phối tử bazơ
Schiff dạng salen ..................................................................................... 47
3.2.3. Xác định cấu trúc của các bazơ Schiff dạng salen và phức Fe(III)salen ......................................................................................................... 49
3.3. PHỔ UV-VIS CỦA CÁC PHỨC P1-5 .................................................. 60
3.4. PHỔ CV CỦA CÁC PHỨC Fe(III)-SALEN....................................... 61
3.5. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC PHỨC Fe(III)-SALEN ........... 63
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ............................................................................. 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 66
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 72


Phổ hồng ngoại

MS

Mass Spectrometry- Phổ khối lượng

q

Quartet

s

Singlet

t

Triplet

m

Multiplet

d

Doublet

dd

Doublet of doublet

Deoxyribonucleic acid
Dimethyl sulfoxide
Ribonucleic acid
Acetonitrile


5

L1

4-(tert-butyl)-2-(E)-((2-(E)-2hydroxybenzylidene)amino)phenyl)imino)methyl)
phenol

L2

4-(tert-butyl)-2-(E)-((2-(E)-5-fluoro-2hydroxybenzylidene)amino)phenyl)imino)methyl)
phenol

L3

4-(tert-butyl)-2-(E)-((2-(E)-5-chloro-2hydroxybenzylidene)amino)phenyl)imino)methyl)
phenol

L4

4-bromo-2-((E)-((2-(((E)-5-(tert-butyl)-2hydroxybenzylidene)amino)phenyl)imino)methyl)
phenol

L5


Sơ đồ 1. 7. Tổng hợp phức hợp [Fe(III)(OMe-salophene)Cl] (51-55) ........... 21
Sơ đồ 1. 8. Tổng hợp và cấu trúc của [Fe(salen)(l-phtz)]n (62) ..................... 22
Sơ đồ 1. 9. Quá trình tạo thành phức (64-67) ................................................. 23
Sơ đồ 1. 10. Tổng hợp các phức dạng salen ................................................... 24
Sơ đồ 2.1.Tổng hợp các dẫn xuất của salicylaldehyde (109-114) .................. 33
Sơ đồ 2.2. Tổng hợp các phối tử bazơ Schiff dạng salen (115-119) .............. 35
Sơ đồ 2. 3. Sơ đồ tổng hợp phức Fe(III)-salen (120-124) .............................. 40
Sơ đồ 3.1. Cơ chế phản ứng Reimer-Tiemann ................................................ 43


8
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Công thức chung của bazơ schiff ................................................... 12
Hình 1. 2. Công thức chung của salophen ...................................................... 13
Hình 1. 3. Cấu trúc tinh thể của N,N’-bis(salicylidene)-o-phenylenediamine
[17] (12)........................................................................................................... 15
Hình 1. 4. Cấu trúc của phức 1AZM-TEEA ................................................... 16
Hình 1. 5. Cấu trúc phức metal-salen bất đối xứng (16-19) ........................... 17
Hình 1. 6. Cấu trúc của [Fe(III)-salenCl] (42) và [Fe(III)-salopheneCl] (43)19
Hình 2. 1. Bước chuyển của các electron trong phân tử ................................. 27
Hình 2. 2. Quan hệ giữa dòng điện cực đại với tốc độ quét thế...................... 29
Hình 2. 3. 5-fluoro-salicylaldehyde (A1) (106) ............................................... 33
Hình 2. 4. 5-chloro-salicylaldehyde (A2) (107) .............................................. 34
Hình 2. 5. 5-brommo-salicylaldehyde (A3) (108) ........................................... 34
Hình 2. 6. 5-t-butyl-salicylaldehyde (A4) (109) .............................................. 34
Hình 2. 7. 5-methoxy-salicylaldehyde (A5) (110)........................................... 35
Hình 2. 8. 3-methoxy-2-hydroxybenzaldehyde (A6) (111) ............................. 35
Hình 2. 9. Phối tử L1 (112) .............................................................................. 36
Hình 2. 10. Phối tử L2 (113) ............................................................................ 37
Hình 2. 11. Phối tử L3 (114) ............................................................................ 38

chúng thường bị hạn chế bởi các tác dụng phụ không mong muốn, tính chọn
lọc kém và thường bị kháng thuốc trong quá trình điều trị [2]. Do đó, những
thuốc chống ung thư mới có độ chọn lọc cao đã được quan tâm nghiên cứu
phát triển. Trong số các phức bazơ Schiff của kim loại chuyển tiếp có hoạt
tính sinh học, các dẫn xuất salen có một vị trí đặc biệt và đang trở thành mục
tiêu nghiên cứu thuốc chống ung thư. Các nhà hóa dược và hóa sinh vô cơ đã
phát hiện ra hoạt tính oxy hóa của các phức salen kim loại có thể phát triển
thành những chất kháng ung thư tiềm năng. Những nghiên cứu này, cho thấy
rằng các phức chất salen kim loại có khả năng tương tác với các axit nucleic
và protein, và gây phá hủy DNA trong phòng thí nghiệm [3]. Một loạt các
phức chất salen kim loại đã được tổng hợp và được đánh giá đối với các dòng
tế bào ung thư khác nhau. Trong các nghiên cứu gần đây của nhóm Mandal,
Gust, Zdenĕk Trávníček và những nhà khoa học khác đã chứng minh rằng các
phức salen kim loại gây chết các tế bào ung thư nuôi cấy với độc tính thậm
chí ở mức nano mole [4, 5, 6].
Các kết quả rất triển vọng của phức kim loại salen và salophen trong
việc điều trị bệnh bạch cầu và các bệnh ung thư khác bao gồm cả những ung
thư kháng thuốc. Một số phức salen đã cho thấy có hoạt tính sinh học lý thú,
tuy nhiên có rất ít phức chất kim loại chuyển tiếp với các salen bất đối xứng
được nghiên cứu, nhất là phân tích về mối tương quan giữa cấu trúc của phức
chất mang phối tử bất đối xứng với độ chọn lọc tế bào ung thư ở người. Cùng
với những tiến bộ của các nghiên cứu gần đây đã làm tăng thêm khả năng
tổng hợp các phối tử dạng salen bất đối xứng [7], nghiên cứu về cấu trúc của


11
phức chất với phối tử này và độc tính tế bào của chúng là một công việc cần
thiết. Các phức chất Fe(III) cũng là các đối tượng nghiên cứu khoa học tiềm
năng cả trong lĩnh vực nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng với hi vọng chúng
có ít tác dụng phụ hơn so với các phức chất Pt(II).

Phản ứng ngưng tụ điều chế bazơ Schiff này là phản ứng thuận nghịch,
có sản phẩm trung gian là cacbinolamin (3). Sau đó sản phẩm trung gian sẽ
tách nước tạo sản phẩm chính (4). Năm 1864, tác giả Schiff đã tổng hợp hợp
chất có gốc imine đầu tiên. Vào năm 1990, các nhà hóa học đã nghiên cứu cải
tiến phản ứng bằng các phương pháp loại nước. Hiệu quả của phương pháp
này phụ thuộc vào việc sử dụng axit Bronsted Lowry hoặc Lewis để kích hoạt
các nhóm carbonyl của aldehyde [10].


13
1.1.2. Phối tử salen và dẫn xuất
Salen là tên viết tắt của N, N’-bis(salicyliden)etylendiamin. Salen đầu
tiên được mô tả bởi Pfeiffer và cộng sự vào năm 1933 [11] và ngày nay các
salen là một trong những phối tử được sử dụng rộng rãi nhất. Tính phổ biến
của nó chủ yếu là do khả năng tạo phức tốt, tính chất phong phú và dễ tổng
hợp [12], được tạo ra bằng cách ngưng tụ một diamin với hai salicyladehyt.

R1, R2: H, alkyl, aryl,…
R, R3, R4: H, t-Bu, MeO, X…
Sơ đồ 1. 2. Quy trình tổng hợp phối tử bazơ Schiff dạng salen
Khi diamin là o-phenylendiamin thì sản phẩm ngưng tụ được gọi là
salophen. Giống như salen, salophen là tên viết tắt của N, N'-bis(salicylidene)1,2-phenylenediamin và các dẫn xuất của nó.

Hình 1. 2. Công thức chung của salophen
Các phối tử bazơ Schiff dạng salen được chia làm 2 dạng: dạng salen
đối xứng và dạng salen bất đối xứng. Khi các nhóm thế salicyl giống nhau thì
các phối tử bazơ Schiff dạng salen là đối xứng. Trans-1,2diaminocyclohexane-1,2-diamine
và
1,2-diphenylethylene-1,2-diamine
thường được sử dụng như 1,2-diamine để điều chế salen đối xứng. Ngược lại

tinh thể với các tham số a, b và c lần lượt là: 5.9636 (2) Å , 16.5213 (4) Å và
16.316 (4) Å, và β = 91.568 (2)o.
Nhóm nghiên cứu của Xiu R. Bu [18] cũng đã nghiên cứu một dạng
phối tử salen mới. Khi cho (1R, 2R)-(-)-l,2-diaminocyclohexane phản ứng với
2 salicylaldehyt khác nhau bằng phản ứng từng bước (sơ đồ 1.5). Sản phẩm là
phối tử salen bất đối xứng với hiệu suất đạt 77-99%.

Sơ đồ 1.5. Tổng hợp salen bất đối xứng


16
Bên cạnh khả năng dễ điều chế thì phối tử bazơ Schiff còn được coi là
một lớp rất quan trọng của các hợp chất hữu cơ và được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực như sinh học, hoá học, y học, đặc biệt là phân tích hoá học [8]. Ngoài
ra, chúng còn tạo phức bền với hầu hết các kim loại chuyển tiếp. Nhiều nhà
khoa học đã nghiên cứu về hoạt tính độc tế bào, kháng nấm, kháng khuẩn,
kháng oxy hóa, kháng viêm, kháng sốt rét, kháng virut,…của các phức chất
với phối tử bazơ Schiff dạng salen [10, 19].
1.2. GIỚI THIỆU VỀ PHỨC CHẤT METALLO-SALEN
Các phức kim loại với phối tử dạng salen là đối tượng nghiên cứu tiềm
năng, bởi nó dễ dàng tổng hợp, có tính chất quang điện từ, hoạt tính sinh học,
và hoạt tính xúc tác phong phú [20]. Ngày nay cùng với sự phát triển của lĩnh
vực hóa sinh thì phối tử bazơ Schiff ngày càng thu hút sự quan tâm của các
nhà khoa học. Các nghiên cứu về phức chất kim loại chuyển tiếp với các phối
tử này ngày càng phổ biến [21].
Hadi kargar và cộng sự [22] đã nghiên cứu về quá trình oxi hóa của
sulfides với NaIO4 nhờ xúc tác của phức Mn(III)-salophen. Kết quả cho thấy
khi sử dụng xác tác Mn(III)-salophen sulfides bị oxy hóa hoàn toàn và sản
phẩm chính là sulfoxide và chỉ thu được 25% sulfone. Trong trường hợp
không có chất xúc tác Mn(III)-salophen, khả năng oxy hóa sulfide với NaIO4

bào, tạo ra sự phân mảnh trong các tế bào ung thư vú (MCF7). Các dẫn xuất
Mn(III)-salen cũng gây ra sự kích hoạt caspase-3/7 và giải phóng cytochromc từ ty thể sang cytosol. Giá trị IC50 của các phức Mn(III)-salen nằm trong
khoảng 11-40 µM với dòng tế bào MCF7.


18
Một nghiên cứu của Ronald Gust và cộng sự [27] đã xác định được
NiII(3-OMe-salophene) (40) trong các dòng tế bào ung thư MCF7 (tế bào ung
thư vú) và HT29 (tế bào ung thư ruột kết) bằng phương pháp HR-CS-AAS
(high-resolution continuum-source graphite-furnace atomic absorption
spectroscopic) và LC (sắc ký lỏng) trong abumin huyết thanh của người. Kết
quả cho thấy phức chất tách ra từ abumin trong thời gian ngắn. Phương pháp
LC được lựa chọn tối ưu để định lượng phức chất Ni II(3-OMe-salophene)
trong albumin huyết thanh.
Mohsen Mohammadi và Razieh Yazdanparast [28] nghiên cứu về hoạt
tính chống oxi hóa của phức methoxy VO–salen (MetVO–salen) (41). Hoạt
tính quét gốc H2O2– và O.2– của MetVO-salen được được đánh giá nhờ có
vanadi. Vanadi có thể tạo thành cả phức chất cation và anion với các trạng
thái ion hóa V (+4) và V (+5). Do đó, vanadi có thể hoạt động như một chất
nhường điện tử hoặc một chất nhận điện tử. Là một chất nhường điện tử (ở
trạng thái oxy hóa +4), nó có thể khử H2O2 thành H2O và O2 và V(+4) sẽ bị
oxy hóa đến trạng thái +5. Mặt khác, ở trạng thái oxy hóa +5, nó có thể gây
phá hủy H2O2. Trong trường hợp này, vanadi có thể đóng vai trò là một chất
nhận điện tử, nó có thể kích thích quá trình oxy hóa enzyme superoxide thành
oxy phân tử.
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ PHỨC CHẤT Fe(III)-SALEN
Trong số các phức salen của kim loại chuyển tiếp thì phức Fe(III)-salen
rất thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, bởi nó có những đặc tính hóa lý
và hoạt tính sinh học rất lý thú. Phức chất Fe(III)-salen và dẫn xuất của nó có
khả năng chống ung thư với dòng tế bào MCF7 và gây nên sự phân mảnh


Hình 1.6. Cấu trúc của [Fe(III)-salenCl] (42) và [Fe(III)-salopheneCl] (43)
Trong một nghiên cứu khác do các nhà khoa học Đức công bố vào năm
2011 [4], họ đã chứng minh khả năng gây độc tế bào của phức sắt bazơ Schiff
[Fe(III)-salopheneCl] in vitro và in vivo đồng thời minh họa khả năng vượt
qua sự kháng thuốc vincristine và daunorubicine của các tế bào bạch cầu.


20
Việc xử lý phức [Fe(III)-salopheneCl] trong điều trị tế bào ung thư bạch cầu
(BJAB) dẫn đến ngăn chặn hoại tử và sự ức chế phụ thuộc vào nồng độ đồng
thời gây chết tế bào ưng thư.
Năm 2011, Khairul I. Ansar và cộng sự [35] cũng đã nghiên cứu về
phức chất Fe(III)-salen và Fe(III)-salophen. Nhóm nghiên cứu đã đã tổng hợp
14 loại phức chất Fe(III)-salen và Fe(III)-salophen với các nhóm thế khác
nhau (44-45) và phân tích các hoạt động sinh hóa của chúng đối với các tế
bào ung thư. Kết quả của họ đã chứng minh rằng các phức chất Fe(III) với
phối tử dạng salen và salophen ảnh hưởng đến khả năng sống của tế bào và
gây ra sự phân mảnh hạt nhân và gây chết tế bào ung thư vú (MCF-7). Các
giá trị IC50 cho các phức chất metallo-salen hoạt động nằm trong khoảng từ
0,3 đến 22 µM đối với các tế bào MCF-7.
Năm 2018, nhóm nghiên cứu của chúng tôi [36] cũng đã nghiên cứu về
hoạt tính kháng ung thư với các dòng tế bào KB và Hep-G2 của phức chất
[Fe(III)(MeO-salen)Cl]. Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp được phức
[Fe(III)(salen)Cl] và 4 phức [Fe(III)(MeO-salen)Cl] với nhóm MeO ở các vị
trí 3, 4, 5, 6 trong vòng salicylidene và so sánh hoạt tính độc tế bào giữa các
chất. Kết quả hoạt tính cho giá trị IC50 từ 13.64-18.53 µM với cả 2 dòng tế
bào.

R: H (42), 3-MeO (46), 4-MeO (47), 5-MeO (48), 6-MeO (49)

[Fe(salen)(µL)]n (57-62), liên quan đến kiểu deproton hóa của các hợp chất dị
vòng có chứa N (L) imidazole (58), 1,2,4-triazole (59), benztriazole (60), 5methyltetrazole (), 5-aminotetrazole (61) và 5-phenyltetrazole (62) [7] (sơ đồ