nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon 2 - axetylthiophen

Số hóa bởi trung tâm học liệu



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



NGUYỄN TUẤN ANH


NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT
CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI
THIOSEMICACBAZON 2 - AXETYLTHIOPHEN


CHUYÊN NGÀNH: Hóa vô cơ
MÃ SỐ: 60.44.0113


LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC


Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Trịnh Ngọc Châu




Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi trung tâm học liệu

LỜI CẢM ƠN
Các thí nghiệm trong luận văn được hoàn thành tại phòng thí nghiệm
Hóa học khoa hoá học thuộc Trường Đại học khoa học tự nhiên -Đại học Quốc
gia Hà Nội
Để hoàn thành luận văn này
Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. TRỊNH NGỌC
CHÂU người đã tận tâm, nhiệt tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban
chủ nhiệm khoa Sau đại học, khoa Hoá học cùng các thầy cô giáo, các cán
bộ phòng thí nghiệm khoa Hoá-Trường đại học khoa học tự nhiên, đã giúp
đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi, cung cấp hoá chất, thiết bị và dụng cụ
dùng cho đề tài.
Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, NCS. Nguyễn Thị Bích
Hường và các cán bộ phòng thí nghiệm phức chất và Hóa Sinh vô cơ - Khoa
Hóa Trường ĐHKH Tự Nhiên, ĐH Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện
cho em trong suốt quá trình thực nghiệm
Xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình
,
bạn bè
,
các đồng
nghiệp đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn
thành luận văn.
Thái Nguyên, tháng 04 năm 2013


NGUYỄN TUẤN ANH

Số hóa bởi trung tâm học liệu

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Thái nguyên, tháng 05 năm2013


XÁC NHẬN CỦA TRƢỞNG KHOA HOÁ HỌC

TÁC GIẢ LUẬN VĂN




TS: NGUYỄN THỊ HIỀN LAN




NGUYỄN TUẤN ANH



XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS: NGUYỄN THỊ HIỀN LAN

Số hóa bởi trung tâm học liệu
i
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cảm ơn i
Lời cam đoan ii
Mục lục i
Danh mục bảng ii
Danh mục hình iii
Danh mục từ viết tắt iv
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Thiosemicacbazit và dẫn xuất của nó 3
1.1.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon 3
1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazit và
thiosemicacbazon 4
1.2. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức chất của chúng 7
1.3. Giới thiệu về đồng và coban (II) 10
1.4. Các phương pháp nghiên cứu phức chất 13
1.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 13
1.4.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H và
13

C 15
1.4.3. Phương pháp phổ khối lượng 16
2.1. Hóa chất, dụng cụ 19
2.2. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật thực nghiệm 19
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu 19
2.2.2. Kỹ thuật thực nghiệm 20
2.3. Tổng hợp phối tử và phức chất 24
2.3.2. Tổng hợp phức chất 26

Số hóa bởi trung tâm học liệu
ii
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. Nghiên cứu cấu tạo của các phối tử Hthact và Hpthact bằng phương
pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H và
13
C 28
3.2. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại của các phức chất 39
3.3. Phổ khối lượng của Cu(thact)
2
, Co(thact)
2
và Cu(pthact)
2
, Co(pthact)
2
39
3.4. Kết quả nghiên cứu phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử Hthact,
Hpthact và phức chất tương ứng 43

3.5. Kết quả nghiên cứu phổ hấp thụ electron của các phối tử Hthact,
Hpthact và phức chất tương ứng với Cu(II), Co(II) 49
3.6. Kết quả thử hoạt tính sinh học của phối tử và phức chất 52
KẾT LUẬN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Số hóa bởi trung tâm học liệu
ii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại của [1]
thiosemicacbazit 15
Bảng 2.1. Các thiosemicacbazon 26
Bảng 2.2. Các phức chất, màu sắc và dung môi hòa tan 27
Bảng 3.1. Các tín hiệu trong phổ
1
H-NMR của thiosemicacbazit 28
Bảng 3.2. Các tín hiệu trong phổ
13
C-NMR của thiosemicacbazit 29
Bảng 3.3. Các tín hiệu trong phổ
1
H-NMR của N(4)-phenyl thiosemicacbazit 29
Bảng 3.4. Các tín hiệu trong phổ
13
C-NMR của N(4)-phenyl thiosemicacbazit . 29
Bảng 3.5. Các tín hiệu trong phổ
1
H-NMR của 2-axetyl thiophen 30
Bảng 3.6. Các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của 2-axetyl thiophen 30
Bảng 3.7. Các tín hiệu trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân

1
H và
13
C của phối
tử Hthact 38
Bảng 3.8. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất 39
Bảng 3.9 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử
của phức chất Cu(thact)
2
41
Bảng 3.10. Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử
của phức chất Cothact)
2
42
Bảng 3.11 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử
của phức chất Cothact)
2
42
Bảng 3.12 Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử
của phức chất Cothact)
2
43
Bảng 3.13. Một số dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của
phối tử Hthact, Hpthact và các phức chất tương ứng 47
Bảng 3.14: Các cực đại hấp thụ trên phổ UV – Vis của các phối tử và các
phức chất 51
Bảng 3.15. Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 53


Số hóa bởi trung tâm học liệu

iii
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Phổ
1
H-NMR của thiosemicacbazit 28
Hình 3.2. Phổ
13
C-NMR của thiosemicacbazit 29
Hình 3.3. Phổ
1
H-NMR của N(4)-phenyl thiosemicacbazit 29
Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của N(4)-phenyl thiosemicacbazit 29
Hình 3.5. Phổ
1
H-NMR của 2-axetyl thiophen 30
Hình 3.6. Phổ
13
C-NMR của 2-axetyl thiophen 30
Hình 3.7. Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hthact 31
Hình 3.8 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
13
C của phối tử Hthact 31
Hình 3.9. Phổ cộng hưởng từ proton của phối tử Hpthact 32
Hình 3.10. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
13
C của phối tử Hpthact 32
Hình 3.11. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H và
13

C của Hthact theo thực
nghiệm (a, c) và mô phỏng (b, d) 35
Hình 3.12. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H và
13
C của Hthact theo thực
nghiệm (a, c) và mô phỏng (b, d) 36
Hình 3.13. Phổ khối lượng của phức chất Cu(thact)
2
39
Hình 3.14 Phổ khối lượng của phức chất Co(thact)
2
40
Hình 3.15 Phổ khối lượng của phức chất Cu(pthact)
2
40
Hình 3.16 Phổ khối lượng của phức chất Co(pthac)t
2
40
Hình 3.17. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hthact 44
Hình 3.18. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Cu(thact)
2
44
Hình 3.19. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Co(thact)
2
45
Hình 3.20. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hpthact 45
Hình 3.21. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Cu(pthact)
2

46
Hình 3.22. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Co(pthact)
2
46
Hình 3.23. Phổ UV- Vis của phối tử Hthact và phức chất tương ứng với
Cu(II), Co(II) 50
Hình 3.24. Phổ UV- Vis của phối tử Hpthact và phức chất tương ứng với
Cu(II), Co(II 50

Số hóa bởi trung tâm học liệu
iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

S
C=N
NH
C
NH
2
S
H
3
C
1
2
3
4
(
1
)

(
2
)
(
3
)
(
4
)


Thiosemicacbazon 2 –axetyl thiophen (Hthact)









N(4)- phenyl thiosemicacbazon 2- axetyl thiophen (Hpthact)

1

Số hóa bởi trung tâm học liệu
MỞ ĐẦU
Phức chất đã và đang là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học
bởi những ứng dụng to lớn của chúng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là đối với
y học và dược học. Trong số đó, phức chất của các kim loại chuyển tiếp với

các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càng, có khả năng tạo hệ vòng lớn gần
giống với cấu trúc của các hợp chất trong cơ thể sống được quan tâm hơn cả.
Một trong số các phối tử kiểu này là thiosemicacbazon và các dẫn xuất của nó.
Các đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực này rất phong phú vì thiosemicacbazon
rất đa dạng về thành phần, cấu trúc và kiểu phản ứng. Ngày nay, hàng năm có
hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, kể cả hoạt tính chống ung
thư của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng được đăng trên các tạp
chí Hóa học, Dược học và Y- sinh học v.v
Các nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các
thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các kim loại khác nhau, nghiên
cứu cấu tạo và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng.
Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm các hợp chất
có hoạt tính cao, đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác như
không độc, không gây hiệu ứng phụ để dùng làm thuốc chữa bệnh cho
người và vật nuôi.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài. " Nghiên cứu
phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon 2 –
axetylthiophen "
Nội dung chính của luận văn là :
- Tổng hợp hai phối tử thiosemicacbazon 2 - axetyl thiophen và dẫn
xuất thế N(4)- phenyl thiosemicacbazon 2 - axetyl thiophen.
- Tổng hợp 4 phức chất của hai phối tử trên với Cu(II) và Co(II).
2

Số hóa bởi trung tâm học liệu
- Nghiên cứu cấu tạo của các phức chất bằng các phương pháp vật lý
và hóa lý khác nhau
- Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của một số chất đại
diện.
Chúng tôi hi vọng rằng các kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ đóng

góp một phần nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của
thiosemicacbazon và hoạt tính sinh học của chúng.
3

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Chƣơng 1
TỔNG QUAN

1.1. Thiosemicacbazit và dẫn xuất của nó
1.1.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon
Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, nóng chảy ở 181-183
o
C.
Kết quả nghiên cứu nhiễu xạ tia X cho thấy phân tử có cấu trúc như sau.

a
c
b
d
(1)
(2)
(4)
MËt ®é ®iÖn tÝch
a=118.8
b=119.7
c=121.5
d=122.5
N = -0.051
N = 0.026
C = -0.154

N = 0.138
S = -0.306
(1)
(2)
(4)
o
o
o
o
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, phân tử thiosemicacbazit có cấu hình trans, nguyên tử
S nằm ở vị trí trans so với nhóm NH
2
[1].
Khi thay thế một nguyên tử hiđro trong nhóm N

(4)
H
2
bằng các gốc
hiđrocacbon khác nhau thì thu được các dẫn xuất thế của thiosemicacbazit. Ví
dụ. N(4) - etyl thiosemicacbazit, N(4) - metyl thiosemicacbazit, N(4) - allyl
thiosemicacbazit, N(4) - phenyl thiosemicacbazit …
Khi thiosemicacbazit hoặc dẫn xuất thế của nó ngưng tụ với các hợp
chất cacbonyl sẽ tạo thành các thiosemicacbazon tương ứng theo sơ đồ 1.1
(R’’. H, CH
3
, C
2
H
5
, C
3
H
5
, C
6
H
5
).
4

Số hóa bởi trung tâm học liệu
R
C
R'

O
N
H
C
S
NHR''NH
2
N
H
C
S
NHR''N
C
R
R'
O
H
H
N
H
C
S
NHR''N
C
R
R'
OH
H
N
H

C
S
NHR''N
C
R
R'
OH
2
+
+
+

Sơ đồ 1.1. Cơ chế phản ứng ngƣng tụ tạo thành thiosemicacbazon
Phản ứng này xảy ra rất dễ dàng trong môi trường axit theo cơ chế A
N
. Trong
điều kiện thường, phản ứng ngưng tụ chỉ xảy ra ở nhóm N
(1)
H
2
hiđrazin [4] vì
trong số các nguyên tử N của thiosemicacbazit cũng như dẫn xuất thế N
(4)
của
nó, nguyên tử N
(1)
có mật độ điện tích âm lớn nhất.
1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazit và
thiosemicacbazon
Jensen là người đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của

thiosemi-cacbazit [1]. Ông đã tổng hợp, nghiên cứu phức chất của
thiosemicacbazit với Cu(II) và đã chứng minh rằng trong các hợp chất này
thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử S và N
(1)
. Trong quá trình
tạo phức, phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển từ cấu hình trans sang cấu
hình cis, đồng thời xảy ra sự chuyển nguyên tử H từ nhóm imin sang nguyên
tử S và nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại.

NH
2
NH
C
NH
2
S
NH
2
N
C
SH NH
2
NH
2
N
C
S NH
2
NH
2

N
C
SNH
2
NH
2
N
C
SNH
2
NH
2
N
C
S NH
2
M
M
M
cis
trans
D¹ng thion D¹ng thiol
phøc chÊt d¹ng cis
(cÊu h×nh trans)
(cÊu h×nh cis)
phøc chÊt d¹ng trans

Sơ đồ 1.2. Sự tạo phức của thiosemicacbazit
5

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Sau Jensen, nhiều tác giả khác cũng đưa ra kết quả nghiên cứu về sự
tạo phức của thiosemicacbazit với các kim loại chuyển tiếp khác.
Nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit với Ni(II) [8, 24] và Zn(II)
[9] bằng các phương pháp từ hoá, phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng
ngoại, các tác giả cũng đưa ra kết luận rằng liên kết giữa phân tử
thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại được thực hiện trực tiếp qua nguyên
tử S và nguyên tử N
(1)
, đồng thời khi tạo phức phân tử thiosemicacbazit tồn tại
ở cấu hình cis. Kết luận này cũng được khẳng định khi các tác giả [8,11]
nghiên cứu phức của thiosemicacbazit với một số ion kim loại như Pt(II),
Pd(II), Co(II).
Như vậy, thiosemicacbazit có xu hướng thể hiện dung lượng phối trí
bằng hai và liên kết được thực hiện qua nguyên tử S và N
(1)
. Để thực hiện kiểu
phối trí này cần phải tiêu tốn năng lượng cho quá trình chuyển phân tử từ cấu
hình trans sang cấu hình cis và chuyển vị nguyên tử H từ nguyên tử N
(2)
sang
nguyên tử S. Năng lượng này được bù trừ bởi năng lượng dư ra do việc tạo
thêm một liên kết và hiệu ứng đóng vòng. Tuy nhiên, trong một số trường
hợp, do khó khăn về lập thể, thiosemicacbazit cũng thể hiện là phối tử một
càng và giữ nguyên cấu hình trans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên
tử S. Một số ví dụ điển hình về kiểu phối trí này là phức của thiosemicacbazit
với Ag(I) [16].
Sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các thiosemicacbazon
phong phú cả về số lượng và tính chất. Cũng như thiosemicacbazit, các
thiosemicacbazon và các dẫn xuất của chúng luôn có khuynh hướng thể hiện

dung lượng phối trí cực đại.
Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa các nguyên tử có khả năng tạo
phức thì thiosemicacbazon là phối tử hai càng giống như thiosemicacbazit. Đó
6

Số hóa bởi trung tâm học liệu
là. các thiosemicacbazon của benzanđehit, xyclohexanon, axetophenon,
octanal, menton …
N
N C
NHR
S
H
N
N C
NHR
SH
N
N C
S
NHR
H
M

dạng thion dạng thiol tạo phức
Sơ đồ 1.3. Sự tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R (H, CH
3
,
C
3

H
5
, C
6
H
5
…))
Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia
phối trí (D) và nguyên tử này được nối với nguyên tử N
(1)
qua hai hay ba
nguyên tử trung gian thì khi tạo phức, thiosemicacbazon này thường có
khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí bằng 3 với bộ nguyên tử cho. D,
N
(1)
, S. Ví dụ. thiosemicacbazon hay dẫn xuất thế N
(4)
- thiosemicacbazon của
salixylanđehit (H
2
thsa hay H
2
pthsa), isatin (H
2
this hay H
2
pthis), axetylaxeton
(H
2
thac hay H

2
pthac), pyruvic (H
2
thpy hay H
2
pthpy) Trong các phức chất
của chúng với Cu
2+
, Co
2+
, Ni
2+
, Pt
2+
, các phối tử này có bộ nguyên tử cho là
O, S, N cùng với sự hình thành các vòng 5 hoặc 6 cạnh bền [1,3,5]. Mô hình
tạo phức của phối tử thiosemicacbazon ba càng [1,3] như sau.
N
N
S
NH
2
M
D
a)
N
N
S
NH
2

H
M
D
a')
hoÆc

Các thiosemicacbazon bốn càng thường được điều chế bằng cách
ngưng tụ hai phân tử thiosemicacbazit với một phân tử đicacbonyl.
7

Số hóa bởi trung tâm học liệu
R
C
C
R'
O
O
NH
2
N
H
C
NHR''
S
R
C
C
R'
N
N

N C
SH
NHR
N C
SH
NHR''
OH
2
+
2
+
2

Sơ đồ 1.4. Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng
Các phối tử bốn càng loại này có bộ nguyên tử cho N, N, S, S nằm trên
cùng một mặt phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí phối trí trên mặt phẳng
xích đạo của phức chất tạo thành.
Trong một số ít trường hợp, do khó khăn
về lập thể các thiosemicacbazon mới thể hiện vai
trò của phối tử một càng [17, 18]. Ví dụ như
phức chất của Cu(II) với N(4) - phenyl
thiosemicacbazon 2-benzoylpyridin [17] có cấu
tạo như hình bên. Trong đó, phối tử thứ nhất là
một càng còn phối tử thứ hai là 3 càng.
1.2. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức chất của chúng
Các phức chất của thiosemicacbazon được quan tâm rất nhiều không
chỉ vì ý nghĩa khoa học mà còn vì các hợp chất này còn nhiều khả năng ứng
dụng trong thực tiễn.
Trong các ứng dụng thực tế, người ta đặc biệt quan tâm đến hoạt tính
sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng. Hoạt tính sinh

học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởi Domagk. Sau
phát hiện của Domagk, hàng loạt tác giả khác [7, 12, 25] cũng đưa ra kết
quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit,

N
N
NH
S
NH
N
N
N
S
NH
Cu
+
ClO
4
-
(I) (II)

8

Số hóa bởi trung tâm học liệu
thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng. Tác giả [21] cho rằng tất
cả các thiosemicacbazon có dẫn xuất thế para của benzanđehit đều có khả
năng diệt vi trùng lao. Trong đó, p-axetaminobenzanđehit thiosemicacbazon
(thiacetazon - TB1) được xem là thuốc chữa bệnh lao hiệu nghiệm nhất
hiện nay.
NH

C
CH
3
CH N NH C NH
2
O
S
(TB1)

Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin-3,
4-etylsunfobenzanđehit (TB3) và pyriđin-4, cũng đang được sử dụng để
chữa bệnh lao. Thiosemicacbazon isatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu
mùa và làm thuốc sát trùng. Thiosemicacbazon của monoguanyl hiđrazon có
khả năng diệt khuẩn gam (+)
Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken,
coban đặc biệt là kẽm được dùng làm thuốc chống thương hàn, kiết lị, các
bệnh đường ruột và diệt nấm [1]. Phức chất của đồng(II) với thiosemicacbazit
có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [22].
Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các
thiosemicacbazon và phức chất với một số kim loại chuyển tiếp như Cu, Ni,
Mo Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của
thiosemicacbazit (Hth), thiosemicacbazon salixylanđehit (H
2
thsa),
thiosemicacbazon isatin (H
2
this) và phức chất của chúng với Cu(II), Mo(III)
và Mo(V). Kết quả thử hoạt tính sinh học cho thấy các phức chất đều có khả
năng kháng khuẩn mạnh hơn các phối tử tương ứng và cả hai phức chất
Cu(Hthis)Cl và Mo(Hth)

3
Cl
3
đều có khả năng ức chế sự phát triển của các tế
9

Số hóa bởi trung tâm học liệu
bào ung thư SARCOMAR-TG180 trên chuột trắng SWISS với chỉ số tương
ứng là 43,99% và 36,8%.
Tiếp sau đó, các tác giả [3, 5] đã tổng hợp và nghiên cứu phức chất của
Pt(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon. Kết quả cho thấy,
các phức chất của Pt(II) với N(4)-phenyl thiosemicacbazon isatin,
thiosemicacbazon furanđehit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung
thư gan, ung thư màng tim, ung thư màng tử cung. Phức chất của Pt(II) với
N(4) - metyl thiosemicacbazon isatin, N(4) - metyl thiosemicacbazon
furanđehit đều có khả năng ức chế tế bào ung thư màng tim và ung thư biểu
mô ở người.
Tác giả [6] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất
giữa Co(II), Ni(II), Cu(II) với các thiosemicacbazon mà hợp chất cacbonyl có
nguồn gốc từ tự nhiên như octanal, campho, xitronenlal, mentonua. Trong số
đó, phức chất Cu(II) của các phối tử thiosemicacbazon xitronenal và
thiosemicacbazon menton đều có khả năng ức chế mạnh trên cả hai dòng tế
bào ung thư gan và phổi.
Ngoài ứng dụng trong y, dược học, gần đây người ta còn phát hiện ra
nhiều khả năng ứng dụng mới của thiosemicacbazon và phức chất của chúng
trong các lĩnh vực xúc tác, chống ăn mòn kim loại, phân tích hóa học
v.v…Sivadasan Chettian và các cộng sự đã tổng hợp những chất xúc tác gồm
phức chất của thiosemicacbazon với một số kim loại chuyển tiếp trên nền
polistiren [10]. Đây là những chất xúc tác dị thể được sử dụng trong phản ứng
tạo nhựa epoxy từ xiclohexen và stiren. Các phức chất của Pd với

thiosemicacbazon cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch của
anken (phản ứng Heck) [13].
10

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Một số thiosemicacbazon cũng đã được sử dụng làm chất ức chế quá trình
ăn mòn kim loại. Offiong O.E. đã nghiên cứu tác dụng chống ăn mòn kim loại
của N(4)-metyl thiosemicacbazon, N(4)-phenyl thiosemicacbazon của
2-axetylpyriđin đối với thép nhẹ (98%Fe). Kết quả nghiên cứu cho thấy
hiệu quả ức chế cực đại của chất đầu là 74,59% còn chất sau đạt 80,67% .
Các thiosemicacbazon cũng được sử dụng trong hóa học phân tích để
tách cũng như xác định hàm lượng của nhiều kim loại. Ví dụ. phương pháp
trắc quang đã được sử dụng để xác định hàm lượng của Cu(II) và Ni(II) trong
dầu ăn và dầu của một số loại hạt dựa trên khả năng tạo phức của chúng với
1-phenyl-1,2-propanđion-2-oximthiosemicacbazon [23], xác định hàm lượng
Zn(II) trong cơ thể người và các mẫu thuốc dựa trên khả năng tạo phức với
phenanthraquinon monophenyl thiosemicacbazon [26]… Nhiều công trình
nghiên cứu trong lĩnh vực sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [15] đã sử dụng
các thiosemicacbazon để tách và xác định hàm lượng các ion kim loại nặng
độc hại, đặc biệt là Hg và Cd. Bên cạnh đó, 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 benzil (bisthiosemicacbazon) [20]; điện cực chọn lọc ion
Hg
2+
trên cơ sở salixylandehit thiosemicacbazon ; điện cực chọn lọc ion Al
3+

trên cơ sở glyoxal (bisthiosemicacbazon) [26]…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 ứng dụng của thiosemicacbazon.
1.3. Giới thiệu về đồng và coban (II) [2]
a. Giới thiệu về đồng
Đồng thuộc chu kỳ 4, nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn các
nguyên tố hoá học, đồng là một kim loại có màu đỏ cam, có độ dẫn điện và độ
dẫn nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc
11

Số hóa bởi trung tâm học liệu
có độ dẫn điện cao hơn). Đồng có lẽ là kim loại được con người sử dụng sớm
nhất. Người ta đã tìm thấy các đồ dùng bằng đồng có niên đại khoảng năm
8700 trước công nguyên (TCN) (đồng tự nhiên). Trong thời của nền văn minh
Hy Lạp, kim loại này được biết với tên gọi chalkos. Trong thời kỳ La Mã, nó
được biết với tên aes Cyprium. Từ những yếu tố lịch sử này, tên gọi latinh của
nó được đơn giản hóa thành Cuprum.
Đồng có thể tồn tại tự do trong tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất.
Các khoáng chất cacbonat: azurit (2CuCO
3
Cu(OH)
2
) và malachit
(CuCO
3
Cu(OH)
2
) và các sulfua như: chalcopyrit (CuFeS
2
), bornit (Cu
5

FeS
4
),
covellit (CuS), chalcocit (Cu
2
S) và các ôxít như cuprit (Cu
2
O) là các nguồn
để sản xuất đồng. Đồng có hai đồng vị ổn định là
63
Cu và
65
Cu, cùng với một
số đồng vị phóng xạ.
Đồng là một trong những nguyên tố rất đặc biệt về mặt sinh vật học. Có
lẽ nó là chất xúc tác của những quá trình oxy hóa nội bào. Người ta đã nhận
xét rằng rất nhiều cây, muốn phát triển bình thường, đều cần phải có một ít
đồng và nếu dùng những hợp chất của đồng để bón cho đất (đặc biệt là đất
bùn lầy) thì thu hoạch thường tăng lên rất cao. Các cơ thể thực vật có độ bền
rất khác nhau đối với lượng đồng dư.
Trong các động vật thì một số loài nhuyễn thể (bạch tuộc, hàu) có chứa
đồng nhiều nhất. Trong các động vật cao đẳng, đồng chủ yếu tập trung ở gan
và ở các hạch tế bào của những mô khác. Ngược lại, những tế bào tại các chỗ
sưng chứa rất ít đồng. Nếu sinh vật bị thiếu đồng (mỗi ngày cần đến gần 5mg)
thì việc tái tạo hemoglobin sẽ giảm dần và sinh ra bệnh thiếu máu, muốn chữa
bệnh này người ta cho hợp chất của đồng vào đồ ăn. Trong số các đồ ăn thì
sữa và men có chứa nhiều Cu nhất. Một điều đáng chú ý là trong máu người
mẹ có thai, người ta thấy lượng đồng tăng lên gấp đôi so với khi bình thường
12

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Các muối Cu hóa trị một dễ tạo phức với nhiều phân tử và ion (NH
3,
CN
-
, S
2
O
3
2-
, … v.v cho những phức chất phần lớn dễ tan trong nước như:
[Cu(NH
3
)
2
]Cl
2,
H[CuCl
2
], Na[Cu(CN)
2
] v .v .
Rất đặc trưng cho Cu hóa trị hai là sự tạo phức. Hầu hết các muối Cu
2+
đều tách khỏi dung dịch dưới dạng những hydrat tinh thể. Với những muối
tương ứng của kim loại kiềm, các muối Cu
2+
cho những hợp chất kép có đồng
ở trong anion phức (chẳng hạn [CuCl
4

]
2-
. Tuy nhiên, trong dung dịch, đa số
các anion đó không bền và dễ phân hủy thành những thành phần riêng. Bền
hơn nhiều là cation phức [Cu(NH
3
)
4
]
2+
màu xanh thẫm, rất đặc trưng cho đồng
hóa trị hai. Cation này được tạo nên khi thêm amoniac dư vào dung dịch muối
Cu
2+
. Do đó, có thể dùng amoniac làm một thuốc thử của đồng.
b. Giới thiệu về coban
Coban là kim loại màu trắng bạc, có từ tính mạnh, nhiệt độ Curie vào
khoảng 1388K. 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.
Georg Brandt (1694-1768) là nhà khoa học đã phát hiện ra coban. Thời
điểm phát hiện vào khoảng thời gian 1730 - 1737. Ông đã chứng minh rằng
coban là nguồn gốc tạo ra màu xanh dương trong thủy tinh, mà trước đây
được người ta cho là do bitmut (Bismuth) (được phát hiện cùng với coban).
Trong suốt thế kỷ 19, coban xanh dương được sản xuất tại nhà máy ở
Na Uy, sản lượng coban sản xuất tại đấy chiếm 70-80% sản lượng thế giới.
Vào năm 1938, John Livingood và Glenn Seaborg đã phát hiện đồng vị
Co-60.
13

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Tên gọi Coban (cobalt) có xuất xứ từ tiếng Đức kobalt hoặc kobold,
nghĩa là linh hồn của quỷ dữ. Tên này do những người thợ mỏ đặt ra vì nó
mang tính độc hại, gây ô nhiễm môi trường, và làm giảm giá trị những kim
loại khác, như niken. Những nguồn khác thì lại cho rằng tên gọi phát sinh từ
những người thợ mỏ bạc vì họ tin rằng coban được đặt ra bởi kobolds là
những người đã từng đánh cắp bạc. Một vài nguồn khác cho rằng tên gọi có
xuất xứ từ tiếng Hy Lạp kobalos, nghĩa là 'mỏ', và có thể có nguồn gốc chung
với kobold, goblin, và cobalt.
Coban không được thấy như là một kim loại tự do, mà thường là ở
trong các dạng quặng. Người ta không khai thác coban riêng rẽ, mà là 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,
vàKazakhstan. Nó còn được sản xuất ở thành phố Cobalt, tỉnh Ontario,
ở Canada ở dạng sản phẩm phụ của hoạt động khai thác bạc.
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 khỏe của những động vật ăn cỏ. Coban là một thành phần
trung tâm của vitamin cobalamin, hoặc vitamin B-12.
1.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu phức chất
1.4.1. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Khi hấp thụ những bức xạ 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 dao động quay của các liên kết trong hợp chất cộng hoá trị.
Sự hấp thụ xảy ra khi tần số của tia tới bằng với tần số dao động riêng của
14

Số hóa bởi trung tâm học liệu
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.
1k
2c

trong đó :
. Khối lượng rút gọn, = m
1
m
2
/(m
1
+m
2
)
k. Hằng số lực tương tác, phụ thuộc bản chất liên kết
c. Tốc độ ánh sáng c = 3.10
10
cm/s
. Tần số dao dộng riêng của liên kết.
Như vậy mỗi liên kết có một tần số dao động riêng xác định, phụ thuộc
vào bản chất các nguyên tố tham gia liên kết và môi trường mà liên kết đó tồn
tại. Khi tham gia liên kết phối trí với các ion kim loại, các dải hấp thụ của
nhóm đang xét sẽ bị chuyển dịch về vị trí và thay đổi về cường độ. Từ sự dịch
chuyển về vị trí và sự thay đổi về cường độ chúng ta sẽ thu được một số thông
tin về mô hình tạo phức của phối tử.
Phổ hấp thụ hồng ngoại đã sớm được sử dụng trong việc nghiên cứu
các thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng với các kim loại chuyển
tiếp. Tuy nhiên, do cấu tạo phức tạp của hợp chất thiosemicacbazon mà các

tính toán lý thuyết để đưa ra các quy kết cụ thể còn gặp nhiều khó khăn. Vì
vậy, việc quy kết các dải hấp thụ trong phân tử và trong phức chất của chúng
còn chủ yếu dựa vào phương pháp gần đúng dao động nhóm. Hiện nay, sự
quy kết các dải hấp thụ trong phổ của các thiosemicacbazit và
thiosemicacbazon vẫn chưa hoàn toàn thống nhất. Tài liệu [1] đã tổng quan
khá hệ thống các nghiên cứu phổ hấp thụ hồng ngoại của thiosemicacbazit và
qui kết các dải hấp thụ chính như ở bảng 1.1.

15

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Bảng 1.1. Các dải hấp thụ chính trong phổ hấp thụ hồng ngoại
của [1] thiosemicacbazit
i

cm
1

Quy kết
i

Cm
1
Quy kết
1

3380
as
(N
(4)

H
2
)
8
1545
(CN
(4)
)
2

3350
as
(N
(1)
H
2
)
9

1490
(HNC, HNN)
3
3290
s
(N
(4)
H
2
)
10

1420
as
(CNN)
4
3210
s
(N
(1)
H
2
)
11
1320
s
(CNN)
5
1600
(NH)
12
1295
as
(NNH)
6
1650
(HN
(4)
H)
13
1018
as

(HN
(4)
C)
7
1628
(HN
(1)
H)
14
810
(CS)

Trong các tài liệu khác nhau [1,3,5,19], đều có chung nhận xét dải hấp
thụ đặc trưng cho dao động hoá trị của nhóm C = S thay đổi trong một khoảng
rộng từ 805 - 830 cm
1
và dải này có xu hướng giảm cường độ và dịch
chuyển về phía tần số thấp hơn khi tham gia tạo phức. Đặc biệt các tác giả [6]
cho rằng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất chứa lưu huỳnh có
thể gán dải ở 1050 – 1200 cm
-1
cho dao động hóa trị của nhóm C = S. Trong
quá trình tạo phức, nếu xảy ra sự thiol hoá thì dải hấp thụ đặc trưng cho dao
động của nhóm CNN thường dịch chuyển về phía tần số cao hơn, và xuất hiện
trong khoảng từ 1300 đến 1500cm
1
như trong phức chất của các
thiosemicacbazon salixylanđehit, isatin, axetyl axeton với Cu
2+
, Ni

2+
, Co
3+

1.4.2. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân
1
H và
13
C
Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một trong những phương
pháp hiện đại nhất được ứng dụng để xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ.
Một hạt nhân có spin (I) khác không khi được đặt trong một từ trường
thì nó có thể chiếm (2I+1) mức năng lượng khác nhau. Sự chênh lệch giữa các
16

Số hóa bởi trung tâm học liệu
mức năng lượng này phụ thuộc vào cường độ từ trường xung quanh hạt nhân
đó. Từ trường này là từ trường ngoài cộng với từ trường ngược chiều gây ra
bởi sự chuyển động của lớp vỏ điện tử xung quanh hạt nhân. Như vậy, hiệu
mức năng lượng của hạt nhân từ không những phụ thuộc vào từ truờng ngoài
mà còn phụ thuộc vào chính lớp vỏ điện tử xung quanh hạt nhân ấy. Điều này
dẫn tới các hạt nhân khác nhau đặt trong từ trường ngoài sẽ cần các năng
lượng khác nhau để thay đổi mức năng lượng của mình. Trong phương pháp
cộng hưởng từ hạt nhân, năng lượng kích thích các hạt nhân gây ra bởi một từ
trường biến đổi có tần số tương đương với tần số sóng vô tuyến. Bằng cách
thay đổi tần số của từ trường kích thích, ta sẽ thu được các tín hiệu cộng
hưởng của các hạt nhân từ khác nhau trong phân tử và có thể xác định một
cách cụ thể cấu trúc của các hợp chất hoá học.
Các phân tử thiosemicacbazon và phức chất của chúng thường không
có nhiều proton nên việc quy kết các pic trong phổ

1
H-NMR tương đối dễ.
Thông thường, proton có mặt trong các nhóm OH, NH - hiđrazin, NH - amit,
CH = N và SH; đôi lúc có thêm proton của các nhóm NH
2
, CH
3
, C
6
H
5
và dị
vòng. Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân, proton của NH - hidrazin cho tín
hiệu cộng hưởng ở khoảng 11,5 ppm, proton ở liên kết đôi HC=N ở vùng gần
8,3 ppm và proton của OH ở khoảng 10 ppm [3, 18, 19].
Vì tất cả các phân tử thiosemicacbazon và phức chất của chúng đều
chứa nguyên tử cacbon nên phổ
13
C - NMR thường được sử dụng cùng với
phổ
1
H - NMR để xác định cấu tạo của các hợp chất loại này.
1.4.3. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng
Phương pháp phổ khối là phương pháp khá hiện đại và quan trọng
trong việc xác định một cách định tính và định lượng thành phần cũng như
cấu trúc của các hợp chất hoá học. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là
có độ nhạy cao và cho phép xác định chính xác phân tử khối của các hợp chất.
17

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Cơ sở của phương pháp phổ khối lượng là sự bắn phá các phân tử hợp
chất hữu cơ trung hoà bằng các phần tử mang năng lượng cao để biến chúng
thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc phá vỡ chúng thành các
mảnh ion, các gốc. Tuỳ thuộc vào cấu tạo và tính chất của chất nghiên cứu mà
người ta chọn phương pháp bắn phá và năng lượng bắn phá thích hợp.
Hiện nay, trong phương pháp phổ khối người ta thường áp dụng các
phương pháp ion hoá khác nhau như. ion hoá hoá học (CI), ion hoá bằng
phương pháp bụi electron (ESI), bắn phá bằng nguyên tử tăng tốc (FAB),
phun mù electron dùng khí trợ giúp (PAESI). Các phương pháp này đều có
những ưu và nhược điểm riêng. Tuy nhiên, trong số các phương pháp trên,
phương pháp bụi electron phù hợp nhất để nghiên cứu các phức chất của kim
loại. Ưu điểm của phương pháp này là năng lượng ion hoá thấp nên không
phá vỡ hết các liên kết phối trí giữa kim loại và phối tử. Dựa vào phổ khối
lượng có thể thu được các thông tin khác nhau như khối lượng phân tử chất
nghiên cứu, các mảnh ion phân tử, tỉ lệ các pic đồng vị. Từ các thông tin này
có thể xác định được công thức phân tử của phức chất và cấu tạo của phức
chất dựa vào việc giả thiết sơ đồ phân mảnh.
Khi trong phức chất nghiên cứu chứa nguyên tử của các nguyên tố có
nhiều đồng vị thì pic ion phân tử sẽ là một cụm pic của các pic đồng vị.
Cường độ tương đối giữa các pic trong cụm pic đồng vị tỉ lệ thuận với xác
suất tìm thấy các đồng vị của nguyên tử các nguyên tố có mặt trong phân tử
chất nghiên cứu sẽ cho ta thông tin để xác nhận thành phần phân tử của hợp
chất nghiên cứu. Muốn vậy, người ta đưa ra công thức phân tử giả định của
hợp chất nghiên cứu, tính toán lý thuyết cường độ tương đối của các pic đồng
vị. Sau đó so sánh với cường độ của các pic trong phổ thực nghiệm để đánh
giá sự tương quan giữa lý thuyết và thực nghiệm, từ đó có thể khẳng định
công thức phân tử giả định của phức chất là hợp lý hay không. Việc tính toán