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

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

2.3. THỰC NGHIỆM 25
2.3.2. Mẫu 2(M2) 26
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27
3.1. PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ CẤU TRÚC CỦA PHỨC CHẤT 27
3.2. PHỔ KHỐI LƯỢNG VÀ CẤU TRÚC CỦA PHỨC CHẤT 28
3.4. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT 36
KẾT LUẬN 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO 39
PHẦN PHỤ LỤC 45
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Isa : Isatin
Isapen : Isatin 1,3 - propanđiamin
[Co(isapen)(H
2
O)
2
] : Phức tạo thành giữa isatin 1,3 - propanđiamin với Co(II)
[Co(isapen)
2
] : Phức tạo thành giữa isatin 1,3 - propanđiamin với Co(II)
IR : Infrared (hồng ngoại)
NMR : Nuclear magnetic resonance (cộng hưởng từ hạt nhân)
MS : Mass spectrum (phổ khối lượng)
2
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1:
Phổ hồng ngoại của Co(II)–isatin 1,3-propanđiamin
Hình 3.2: Phổ khối lượng của phức [Co(isapen)(H
2
O)

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:

Công thức cấu tạo của phức [Co(isapen)
2
]
3
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Số sóng đặc trưng trong phổ hồng ngoại của isatin, 1,3-propanđiamin,
Co(II)–isatin 1,3-propanđiamin.
Bảng 3.2: Tỉ lệ phần trăm các pic tính theo lý thuyết và thực nghiệm của
[Co(isapen)(H
2
O)
2
]
Bảng 3.3: Tỉ lệ phần trăm các pic tính theo lý thuyết và thực nghiệm của phức [Co(isapen)
2
]
Bảng 3.4: Độ chuyển dịch hoá học của các proton trong phức [Co(isapen)(H
2
O)
2
]
Bảng 3.5: Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định phức chất
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Hình phổ hồng ngoại của isatin và etylenđiamin
Phụ lục 2: Bảng số liệu phổ khối lượng của phức chất [Co(isapen)(H
2
O)
2
]
Phụ lục 3: Bảng số liệu phổ khối lượng của phức chất [Co(isapen)

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).

+ Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ, pH, thời gian tạo phức.
+ Khảo sát tỉ lệ giữa kim loại với phối tử.
- Nghiên cứu cấu trúc và một số tính chất của các hợp chất tổng hợp được
bằng phương pháp như phổ hồng ngoại.
- 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 lĩnh vực nghiên cứu phức chất của coban với các phối tử có hoạt tính sinh học
và bước đầu sử dụng các hợp chất này vào lĩnh vực y học.
6
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ COBAN
1.1.1. Trạng thái tự nhiên
Coban không thể tìm thấy như là một kim loại tự do, mà nói chung là ở trong
các dạng quặng. Người ta ít khi khai thác coban riêng rẽ, mà có xu hướng lấy coban
như là một sản phẩm phụ trong hoạt động khai thác niken và đồng. Những quặng
coban chính là cobaltite, erythrite, glaucodot, và skutterudite. Những quốc gia sản
xuất nhiều coban nhất thế giới là Cộng hòa dân chủ Côngô, Trung Quốc, Zambia,
Nga, và Úc. Coban còn được tìm thấy ở Phần Lan, Azerbaijan, và Kazakhstan. Nó
còn được sản xuất ở thành phố Cobalt, tỉnh Ontario, ở Canada ở dạng sản phẩm phụ
của hoạt động khai thác bạc.
Coban trong tự nhiên bao gồm 1 đồng vị ổn định là
59
Co. Coban có 22 đồng
vị phóng xạ. Những đồng vị phóng xạ ổn định nhất là
60
Co có chu kỳ bán rã là
5,2714 năm,

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

; 5,0
Bề ngoài kim loại màu sáng nhẹ ánh kim
Tính chất nguyên tử
Khối lượng nguyên tử 58,9331195 đvC
Bán kính nguyên tử 125 pm
Bán kính cộng hoá trị 126 pm
Cấu hình electron [Ar] 3d
7
4s
2
Trạng thái oxi hoá (oxit) 2,3 (lưỡng tính)
Cấu trúc tinh thể hình lục giác
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất rắn
Điểm nóng chảy 1.768 K (2.723
0
F)
Điểm sôi 3.200 K (5.301
0
F)
Nhiệt bay hơi 377 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy 16,06 kJ/mol
Vận tốc âm thanh 4.720 m/s tại 293,15 K
Thông tin khác
Độ âm điện 1,88 (thang Pauling)
Nhiệt dung riêng 421 J/(kg.K)
Độ dẫn điện 1,603x10
7
/Ω.m
8

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

Co là yếu tố rủi ro gây tranh cãi về vấn đề hạt nhân vì nguồn nơtron sẽ
chuyển hóa
59
Co thành đồng vị này. Một số mô hình vũ khí hạt nhân có chủ ý gia
tăng lượng
60
Co phát tán dưới hình thức bụi phóng xạ nguyên tử – nên có khi người
ta gọi đó là bom bẩn hoặc bom coban. Một nhà khoa học hàng đầu đã dự đoán rằng
9
N
O
O
H
loại bom này có khả năng hủy diệt tất cả sự sống trên Trái Đất. Nếu nguyên nhân
bắt nguồn không phải là một cuộc chiến tranh hạt nhân, thì cũng do việc xử lý
không phù hợp (hoặc trộm cắp) các bộ phận của máy xạ trị y học. Tuy nhiên, tia
gamma phát ra từ
60
Co hiện đang được sử dụng để diệt vi khuẩn và tăng sức đề
kháng trên rau quả.
1.2. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ISATIN
Isatin (tên IUPAC là 1H-indol-2,3-đion) là một dẫn xuất của Indol, 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. Có công thức phân tử C
8
H
5
O

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

oxi hóa thuốc nhuộm Inđigo bởi axit nitric và axit cromic. Hợp chất này cũng thấy
nhiều trong các cây trồng.
Phương trình phản ứng minh hoạ [17]:
Isatin được sử dụng làm thuốc thử phân tích hữu cơ và tác nhân tổng hợp
hữu cơ, đặc biệt trong phản ứng Pfitzinger (một trong các phương pháp tổng hợp
vòng quinolin) [17]. Ngoài ra, isatin còn có nhiều hoạt tính quý cũng như có khả
năng phối trí với nhiều kim loại tạo những phức chất có nhiều ứng dụng trong các
lĩnh vực như xúc tác, phân tích, y học. 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.
Ví dụ: benzanđehit tác dụng với anilin tạo thành benziliđen anilin:
C
6
H
5
CHO + H
2
N – C
6
H
5
→ C
6
H
5
CH = N – C
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.
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

bệnh đậu mùa. Thuốc thiosemicarbazone có thể ngăn chặn sự phát triển của virus. Vì vậy
phức của kim loại với thiosemicarbazone được tiếp tục nghiên cứu rộng rãi hơn. Gần đây
một số bài báo khoa học đã công bố tổng hợp và ước lượng hoạt tính chống vius HIV
của dẫn xuất isatin-β-thiosemicarbazone. Phức tạo thành giữa 5-fluoro-isatin-3-(N-
benzylthiosemicarbazone) (H
2
FLB) và Zn(II) được tổng hợp.
Cấu trúc của phức Zn(HFLB)
2
.
Trong công bố [19] đã điều chế và đưa ra cấu trúc phân tử phức của Ni(II),
Cu(II), Zn(II), Cd(II) với bazơ Schiff đi từ isatin và S-methyldithiocarbazate (sme).
Công thức chung của phức là [M(isa-sme)
2
].n(solvate) trong đó M = Ni(II), Cu(II),
Zn(II), Cd(II); n = 1 hoặc 1,5; solvate = MeCN, DMSO, MeOH, H
2
O.
12
Cấu trúc của phức Ni(isa-sme)
2
.MeCN Cấu trúc phức của Zn(isa-sme)
2
.MeOH
Trong công trình nghiên cứu[29] các tác giả đã tổng hợp và đưa ra cấu trúc
phức của Ag(I) saccharinate với 1,3-diaminopropane và N-methylethylenediamine
có dạng [Ag
2
(sac)
2

(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

](1)
Cấu trúc của [Ag
2
(sac)
2
(nmen)
2
](2)

N
N
O
O
H
Cu
2+
H
2
N
NH

[Cu(isahist)(H
2
O)]
2+
[Cu(isapn)]

N
O
N

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

L: etylenđiamine-bis(isatin).
Trong công trình [36], [37] tác giả đã tổng hợp và xác định cấu trúc của
Ru(III), Rh(III), Ir(III) với bazơ Schiff isatin như sau:
M= Ru(III), Rh(III), Ir(III); R=(CH
2
)
2
, (CH
2
)
3

Công trình [42] báo cáo nghiên cứu phức của Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II)
với 2-thiophenecarbonyl hydrazone 3-isatin (H
2
L
1
); 2-furoic hydrazones 3-isatin
(H
2
L
2
) và 3-(N-methyl)isatin (HL
3
). Kết quả thử sàng lọc hoạt tính sinh học của chất
tổng hợp được cho thấy chúng có hoạt tính chống nấm, vi trùng, vi khuẩn gây bệnh.
Sau đây là công thức cấu tạo và cấu trúc của H
2
L
1

, 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

Zn
O
O
N
N
O
HN
O
NH
O
Trong công trình nghiên cứu [45] đã tổng hợp phức của một số kim ion
kim loại với bazơ Schiff đi từ 2,6-diaminopyridine và isatin. Công thức phân
tử phức là [M(C
26
H
16
N
8
)X
2
]; trong đó M = Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II)
và X = Cl
-
, NO
3
-
, CH
3
COO
-

. 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

2
O
[Co(HL
1
)
2
].H
2
O [Ni(HL
1
)
2
].0,5H
2
O
H
2
L
2
H
2
L
1
HL
3
1.5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA BAZƠ SCHIFF ISATIN VÀ PHỨC CHẤT CỦA
ISATIN
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
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

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
17
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 của tế bào không đạt tới sự phát triển hoàn thiện, gây khó khăn cho
sự phân đôi tế bào. Khả năng ức chế tế bào ung thư SARCOMAR-TG180 của
Cu(Hthis)Cl là 22,24% [1].
Phức chất của Isatin, dẫn xuất của Isatin nói chung có hoạt tính sinh học quý
như kháng nấm, kháng khuẩn, kháng vi rút, ức chế sự phát triển của một số men,
Tuy nhiên, để điều chế thuốc chữa bệnh được cho con người thì ngoài hoạt tính sinh
học chúng còn đảm bảo một độ tan tối thiểu nào đó và không ảnh hưởng đến sức
khỏe. Đa số các Isatin và phức chất của chúng đều tan kém trong nước, điều đó làm
ảnh hưởng phần nào đến việc bào chế các thuốc đi từ loại hợp chất này. Vì vậy đã
có nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm tăng độ tan của chúng lên để đưa chúng
vào cơ thể con người dưới dạng dung dịch và tăng tác dụng của thuốc.
18
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ XÁC ĐỊNH HOẠT
TÍNH SINH HỌC
1.6.1. Phương pháp phổ hồng ngoại
Khi chiếu chùm tia đơn sắc có số sóng nằm trong vùng hồng ngoại (50-
10.000 cm
-1
) qua chất phân tích, năng lượng của chùm tia đó bị hấp thụ. Sự hấp thụ
này tuân theo định luật Lambert - Beer [1], [13], [18]:
0
lg . .
I

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

)
6
]
3+
(M = Ni, Co, Cr) thì ν
NH
nằm trong vùng
3397-3070 cm
-1
.
Sự tạo phức còn làm xuất hiện các kiểu dao động cơ bản không có ở phối tử
tự do, như NH
3
phối trí sẽ có thêm các dao động biến dạng kiểu con lắc, kiểu quạt
và xoắn. Đặc trưng cho sự tạo phức còn có sự xuất hiện các dải dao động hoá trị
19
kim loại - phối tử (M-X, X là nguyên tử phi kim phối trí). Số sóng
M X
ν
−
(X= C, O,
N, S ) thường nằm ở vùng 700-200 cm
-1
.
M X
ν
−
tăng khi đặc tính cộng hoá trị của
liên kết M-X tăng.
Ngược lại, có những trường hợp làm tăng số sóng dao động hoá trị của liên

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).

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.
:
C
N
:
-
C
:
N
:

-
IA
IIA
C
N
:
-
C
+
N
:

-
IB
IIB
M

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

đặc điểm của các pic mảnh chúng ta có thể phân tích được thành phần và cấu trúc
của phức chất.
21
1.6.2.2. 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.
Giả sử có 1 nguyên tố gồm 2 đồng vị A
1
, A
2
. Trong phân tử có n nguyên tử
của nguyên tố này, khi đó theo lí thuyết thì xác suất để có mặt n nguyên tử khác
nhau của nguyên tố đó sẽ được tính như sau:
Số nguyên tử A
1
n n-1 n-2 n-x 2 1 0
Số nguyên tử A
2
0 1 2 x n-2 n-1 n
Xác suất
1
n
p
1
1 2
n
np p
−

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

2
)
n
,
n
C
x
là hệ số
của nhị thức.
Khi phân tử A
n
B
m
với A có hai đồng vị A
1
, A
2
, xác suất tương ứng p
1
, p
2
, và
B có hai đồng vị B
1
, B
2
, xác suất tương ứng q
1
, q
2

. 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
! !
. . . .

! ! ! !
a b u v
n m
XS p p q q
a b u v
=
1.6.3. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
Cơ sở vật lí của phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân dựa trên từ tính của hạt
nhân:
.I
µ γ
=
Trong đó:
µ
là momen từ hạt nhân
γ
là spin hạt nhân
I là hệ số từ hồi chuyển
Sự tương tác của momen từ hạt nhân với một từ trường ngoài B
o
theo định
luật cơ học lượng tử dẫn tới một sơ đồ phân chia mức năng lượng hạt nhân. Các hạt
22
nhân này, do năng lượng từ của chúng chỉ có thể tồn tại ở những trạng thái năng
luợng giãn cách được gọi là trạng thái riêng. Sử dụng một hệ phát cao tần có thể
kích thích quá trình chuyển dịch năng lượng của một hạt nhân riêng lẻ trong khuôn
khổ sơ đồ mức năng lượng nói trên. Sự hấp thụ năng lượng được ghi lại như một
vạch phổ được gọi là một tín hiệu cộng hưởng. Theo phương thức trên người ta có
thể ghi được phổ cộng hưởng từ. Tất nhiên một dạng phổ như vậy chỉ thực hiện đối
với những hạt nhân có momen từ như:

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

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:
23
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
Vander Bergher và Vlietlinck (1991), MCKane, L., & Kandel (1996) tiến hành trên
các phiến vi lượng 96 giếng. Các chủng vi sinh vật kiểm định bao gồm: Vi khuẩn
Gr (-), Vi khuẩn Gr (+), Nấm sợi, Nấm men.
Kết quả: Đọc sau khi ủ các phiến thí nghiệm trong tủ ấm 37
0
C/24 giờ cho vi
khuẩn và 30
0
C/48 giờ đối với nấm sợi và nấm men.
Kết quả dương tính là nồng độ mà ở đó không có vi sinh vật phát triển. Khi
nuôi cấy lại nồng độ này trên môi trường thạch đĩa để kiểm tra, có giá trị CFU<5.
Mẫu thô có giá trị MIC
≤
200
/g ml
µ
được xem là có hoạt tính.
Mẫu tinh có giá trị MIC
≤
50
/g ml
µ
được xem là có hoạt tính.

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

2
O (0,2378g; 1mmol)
trong 10 ml nước cất, pH=5-6 (DD2).
Trộn hai dung dịch trên với nhau, khuấy từ 30 phút ở 50
0
C, thu được
dung dịch màu đỏ, pH=5-6. Đem hỗn hợp thu được đun hồi lưu liên tục
trong 3 giờ ở nhiệt độ 56
o
C.
25