Tổng hợp, xác định cấu tạo và nghiên cứu tính chất của một số phức chất palađi(II) với phối tử chứa nitơ

MỞ ĐẦU
Palađi là kim loại thuộc họ platin – một trong số những kim loại quý, có
nhiều ứng dụng trong thực tế, như làm xúc tác trong các phản ứng hữu cơ, sử
dụng trong nha khoa, chế tạo đồng hồ, các que thử đường trong máu, trong bu
gi máy bay và để sản xuất các dụng cụ phẫu thuật, các tiếp điểm điện...[5].
Năm 1969, nhà hóa học Mỹ B. Rosenberg đã phát hiện ra Cis-platin
(muối Payron) có hoạt tính sinh học kìm hãm sự phát triển của khối u và
sau đó người ta đã sử dụng nó làm thuốc chữa trị bệnh ung th ư, nhưng do
một loạt các tác dụng phụ đã giới hạn lâm sàng của nó. Trong những năm
gần đây, rất nhiều cuộc điều tra đã được diễn ra để tìm kiếm các hợp chất
của kim loại chuyển tiếp có tính kháng u và tính năng phòng bệnh tốt hơn
cis-điclorođiamminplatin(II) (cis-platin).Vì lý do này nghiên cứu đã được
mở rộng sang phức palađi. Trên cơ sở có sự tương tự về cấu trúc giữa phức
Pd(II) và phức Pt(II).
Một loạt các nghiên cứu về phức palađi(II) đã được thực hiện. Các
nghiên cứu tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp các phức chất mới của Pd,
nghiên cứu cấu tạo của các phức chất bằng các phương pháp khác nhau và
khảo sát hoạt tính sinh học của chúng. Ngoài hoạt tính sinh học, người ta còn
nghiên cứu một số ứng dụng khác của phức Pd như hoạt tính xúc tác...
Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm được 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, không gây hại cho tế bào lành để
dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và vật nuôi v.v...
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp, xác
định cấu tạo và nghiên cứu tính chất của một số phức chất palađi(II) với
phối tử chứa nitơ” .

1


Với hy vọng rằng những kết quả thu được sẽ đóng góp một phần nhỏ dữ

liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của Pd.
Nhiệm vụ của đề tài:
•Tổng quan tình hình tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng của
phức chất palađi.
•Tổng hợp chất đầu phức chất kali tetracloropalađat (II) K2[PdCl4] (PP0) và các
phức chất cis-điclorođiamminpalađi(II) [Pd(NH3)2Cl2] (PP1), phức chất điquinolin
[Pd(C9H7N)2Cl2] (PPQ) và phức chất đianilin [Pd(C6H5NH2)2Cl2] (A3), phức chất
bis-(8-hidroxoquinolin)palađi(II) [Pd(C9H6NO)2] (D1), phức chất đicloroaxit
2-aminobenzoicpalađi(II).

[Pd(C6H4COOHNH2)Cl2]

(D2),

phức

chất

đicloroaxitquinolin-2-cacboxylic palađi(II) [Pd(C9H6COOHNH2)Cl2] ( D3).
•Xác định thành phần, cấu tạo, tính chất phức chất tổng hợp được bằng
các phương pháp vật lý, hóa lí và hóa học.
•Thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ PALAĐI.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Palađi thuộc nhóm VIIIB, chu kì 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn các

nguyên tố hóa học, là kim loại thuộc họ platin – một trong số những kim loại
quý, màu xám nhạt, tương đối mềm, nhẹ nhất, dễ nóng chảy nhất và có khả
năng phản ứng nhất trong họ platin. Trong các hợp chất, palađi thể hiện số ôxi
hóa +2, +4 trong đó trạng thái ôxi hóa +4 (PdO2, K2[PdCl6]) có tính ôxi hóa
mạnh, không bền. Trong tự nhiên, nguyên tố palađi tồn tại một số đồng vị, tỷ
lệ các đồng vị tương đối đồng đều.
102
106

104

Pd :0,96%

Pd :27,30%

108

105

Pd :10,97%

Pd :26,93%

110

Pd :22,21%

Pd :11,83%

1.1.2. Khả năng tạo phức.

Ion Pd2+ có cấu hình electron 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d8, bền trong
môi trường nước, dung dịch loãng có màu vàng, dung dịch đặc hơn có màu
vàng sẫm, đến nâu. Cũng như các ion kim loại nhóm d khác, nó có khả
năng tạo phức với hầu hết các phối tử như Cl -, I-, CN-, SCN-... Các phức
chất này phổ biến có số phối trí bằng 4 với cấu hình vuông phẳng như
[PdCl4]2-, [PdI4]2-...
Cấu hình vuông phẳng còn phổ biến trong các hợp chất của Pd dưới
dạng rắn như PdCl2. Song trong một số phức chất ion Pd2+ cũng thể hiện số
phối trí 5, 6 có nghĩa là có sự tương tác yếu giữa ion trung tâm với các phối tử
phía trên và phía dưới mặt phẳng vuông phẳng. Ví dụ như ion phức
[Pd(ĐMG)2OH]- (ĐMG: đimetylglioxim) có số phối trí 5 với cấu trúc tháp
đáy vuông hình thành khi palađi đimetylglioximat tan trong môi trường kiềm.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG HỢP PHỨC CHẤT CỦA
PALAĐI.

3


Hiện nay, các phức chất của Pd đang được quan tâm rất nhiều bởi ý
nghĩa khoa học của chúng, mở ra một hướng mới trong việc tổng hợp phức
chất của các kim loại chuyển tiếp.
Tháng 9 năm 2007, Ljerka và các cộng sự đã tổng hợp thành công
phức chất của Pd(II) với monoetyl 8-quinolylmetylphotphat (8-Hmqmp)
[23]. Phản ứng xảy ra trong môi trường axit HCl. Cho H2[PdX4] phản ứng
với 8-Hmqmp.HCl.H2O hoặc Na(8-Hmqmp).2H 2O trên một phạm vi pH
rộng. Tùy thuộc vào pH và các chất phản ứng, bốn loại phức đã được hình
thành. Trong môi trường axit, cặp ion muối phức [8-H 2mqmp]2[PdX4] (1 và
2, pH < 3) và [8-H2mqmp]2[Pd2X6] (3 và 4, pH ≈ 3) (X: Cl, Br) được hình
thành. Bằng cách đun nóng trong metanol, X là Clo cũng như Brom, 2 và 4
được chuyển thành phức [8-H 2mqmp][Pd(8-Hmqmp)X3]. Các phức vòng

càng như [Pd(8-mqmp)2], với phối tử qua nitơ của quinolin và oxi của axit
photphoric có thể hình thành hai mươi bảy {N, O} loại phức vòng càng. Các
phức chất đã được xác định bởi phân tích nguyên tố, các phép đo từ trường
và độ dẫn điện, nghiên cứu quang phổ (IR, 1H NMR, UV-Vis, FAB MS) và
phân tích nhiệt (TG, DTA).

Hình 1.1: Công thức cấu tạo [8-H2mqmp][Pd(8-Hmqmp)X3]
và [Pd(8-mqmp)2].

4


Tháng 7 năm 2004, Justyn Ochocki và các cộng sự đã tổng hợp phức
chất của đietylpiriđinylmetylphotphat với Pd(II) [29].
Với phối tử là đietyl(piriđin-2-, -3-,-4-ylmetyl)photphat (2-pmOpe, 3pmOpe, 4-pmOpe) phản ứng với K 2[PdCl4] tạo thành trans-[PdCl2L2] (L = 2pmOpe, 3-pmOpe,4-pmOpe).

Hình 1.2: Công thức cấu tạo các phối tử 2-pmOpe, 3-pmOpe, 4pmOpe.
Đietylpiriđinylmetylphotphat đã được tổng hợp thông qua phản ứng của
đietylclophotphat và một piriđinylmetanol thích hợp với xúc tác trietylamin.

Hình 1.3: Sơ đồ tổng hợp các phối tử 2-pmOpe, 3-pmOpe,4-pmOpe.
Phức chất được tổng hợp theo hai phương pháp như sau:
Phương pháp A: Hòa tan bão hòa 0,25 mmol K 2[PdCl4] (81,5 mg) trong
nước (≈ 3 ml), ta được dung dịch 1. Dung dịch 2 thu được bằng cách hòa tan
0,5 mmol (123mg) phối tử (2-, 3-, 4- pmOpe) vào nước (≈ 1ml). Nhỏ từ từ
từng giọt dung dịch 1 vào dung dịch 2 và khuấy đều. Từ dung dịch xuất hiện
kết tủa màu vàng. Tiếp tục đun và khuấy hỗn hợp trong 30 phút. Lọc sản
phẩm. Rửa sản phẩm bằng nước lạnh, đietyl ete và làm khô.
Phương pháp B: Hòa tan bão hòa 0,25 mmol [Pd(C 6H5CN)2Cl2] (95,75
mg) trong điclometan (≈ 10 ml), ta được dung dịch 1. Dung dịch 2 thu được

bằng cách hòa tan 0,5 mmol (123mg) phối tử (2-, 3-, 4- pmOpe) vào
5


điclometan (≈ 5 ml). Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch 1 vào dung dịch 2 và
khuấy đều. Đun hỗn hợp với ống sinh hàn hồi lưu và khuấy trong 3 giờ. Thêm
vào từng giọt đietyl ete, từ dung dịch tách ra các tinh thể màu da cam. Lọc sản
phẩm. Rửa sản phẩm bằng nước lạnh, đietyl ete và làm khô. Kết tinh lại sản
phẩm trong etanol.

Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp phức chất trans-Pd(II) với 2-pmOpe, 3pmOpe,4-pmOpe.
Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp A cho sản phẩm có độ tinh
khiết và hiệu suất cao hơn (80,3%).
Các hợp chất đã được xác định và đặc trưng bởi phổ IR, 1H NMR, 31P
NMR, 31PCP-MAS NMR và phân tích nguyên tố. Các tinh thể và cấu trúc
phân tử của phức palađi(II): [Pd(2-pmOpe) 2Cl2] và [Pd(4-pmOpe)2Cl2]
được xác định theo phương pháp nhiễu xạ tia X. Trong cả hai cấu trúc,
Pd(II) liên kết trực tiếp với hai nguyên tử clo và hai nguyên tử nit ơ của hai
phân tử piriđin.

1

2

Hình 1.5: Cấu trúc tinh thể phức [PdCl2(2-pmOpe)2] 1,

6


[PdCl2(4-pmOpe)2] 2.

Năm 1968, Ofele và Wanzlick là những người đầu tiên tổng hợp phức
chất của kim loại với dị vòng cacben (NHC). Tuy nhiên, các báo cáo này nhận
được rất ít sự chú ý cho đến khi Arduengo tổng hợp được phức chất ổn định.
Nhóm của Herman mở rộng thêm lĩnh vực này bằng cách tổng hợp nhiều loại
NHC và phức chất kim loại của chúng và sử dụng các phức chất trong xúc tác
đồng nhất. Gần đây, nhiều bài báo liên quan đến chủ đề này đã xuất hiện và
phức chất của NHC đã được áp dụng làm chất xúc tác trong một loạt các phản
ứng. Đáng chú ý hơn, một số Phức Pd(II)-NHC đã nổi lên như là chất xúc tác
hiệu quả cho nhiều phản ứng ghép mạch.
Tháng 7 năm 2005, Min Shi và các cộng sự đã tổng hợp phức chất
Pd(II)-NHC và nghiên cứu các ứng dụng xúc tác của chúng cho phản ứng
Suzuki và Heck [26].
Phức vòng càng cis-Pd(II)-NHC được tổng hợp theo sơ đồ (hình 1.6).
Bằng phản ứng của đibenzimiđazoliiotđua (tiền thân của NHC) với Pd(OAC) 2
đun hồi lưu trong THF hoặc kali tert-butoxit trong THF cho hiệu suất khá cao
tương ứng là 77% và 70%.

Hình 1.6: Sơ đồ tổng hợp phức chất Pd(II)-NHC.
Cấu trúc tinh thể của phức chất được xác định bằng phương pháp nhiễu
xạ tia X.

7


Hình 1.7: Cấu trúc tinh thể phức Pd(II)-NHC.
Năm 2008, Andrade-López đã nghiên cứu và tổng hợp thành công phức
chất palađi (II) với phối tử đi-2-piriđyl-2-piriđylsunfanylmetan [25]. Cấu trúc
tinh thể của phức chất [Pd{(C5H4N)2CH(2-C5H4NS)}Cl2] trong DMSO biểu
thị sự hình thành của một phức chất đơn nhân. Phối tử đi-2-piriđyl-2piriđylsunfanylmetan (2) đã được tổng hợp từ phản ứng của đi-2-piriđyl
clorometan và 2-mecaptolpiriđin với tỷ lệ tương đương về số mol.

Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp phối tử.
8


Tổng hợp phức chất của palađi (II) với đi-2-piriđyl-2-piriđylsunfanylmetan
từ phản ứng của (2) với PdCl2 cùng tỷ lệ mol trong axetonitrin nóng.

M: Pd, G: CH(2-C5H4NS)
Hình 1.9: Sơ đồ tổng hợp phức chất.

Hình 1.10: Cấu trúc tinh thể phức chất.
Phức chất Pd(0) cũng được nghiên cứu và tổng hợp từ rất sớm. Từ hỗn
hợp Pd(OAc)2 và triarylphotphin PR3 (R = aryl, ankyl), phản ứng được cho
rằng tạo ra [Pd(PPh3)(OAc)]-. Oxi hóa [Pd(PPh3)(OAc)]- với iotbenzen tạo
thành phức trans-PhPd(OAc)(PPh3)2, được chứng minh là một phức chất quan
trọng trong việc xác định tỷ lệ các bước của phản ứng Heck.

9


Nghiên cứu được mở rộng với phối tử là tri-2-furylphotphin (TFP).
Farina và các cộng sự đã tổng hợp phức chất này bằng cách cho Pd0(dba)2
phản ứng với hai phân tử TFP trong dung môi THF hoặc DMF. Trong DMF,
phản ứng đạt hiệu suất cao hơn so với phản ứng mà phối tử là PPh 3 trong
cùng điều kiện.

Hình 1.11: Sơ đồ tổng hợp phức chất Pd(0) trong THF hoặc DMF.
Năm 2006, Christian Amatore và các cộng sự [21] đã tổng hợp phức chất
Pd(0): SPd0(TFP)2 (S = THF, DMF) từ hỗn hợp Pd(OAc)2 và TFP. Cho

Pd(OAc)2 phản ứng với 3 phân tử TFP trong dung môi THF hoặc DMF, ban
đầu tạo ra Pd(TFP)3 nằm cân bằng với TFP và Pd(TFP)2. Sự oxi hóa xảy ra
chậm do TFP còn dư. So sánh với phối tử là PPh 3 một cuộc điều tra trước đó
đã cho rằng:
•Phức chất SPd0(TFP)2 được hình thành chứ không phải là anion
[Pd(PPh3)(OAc)]-.
•Tỉ lệ của SPd0(TFP)2 cao hơn so với [Pd(PPh3)(OAc)]-.
•SPd0(TFP)2 phản ứng với PhI tốt hơn [Pd(PPh3)(OAc)]-.
•Sự oxi hóa tạo thành trans-PhPdI(TFP)2 chứ không phải là
trans-PhPd(OAc)(TFP)2.
Christian Amatore đã nghiên cứu và khẳng định các nhận xét trên là
đúng. So với phương pháp tổng hợp của Farina, phương pháp này hiệu
quả hơn.

10


Hóa học về phức đa nhân của palađi(II) cũng đang được quan tâm.
Trước đây người ta tổng hợp phức [Pd 2Cl2(µ-Cl)2(CO)2] bằng cách oxi hóa
PdCl2 trong metanol-nước với CO ở 20oC. Với phức chất của Brom được tổng
hợp bằng cách dẫn khí CO vào PdBr2 rắn ở 180oC. Còn với iot thì không thể
tổng hợp theo phương pháp này. Sự ổn định của các phức chất halogencacbonyl giảm trong trình tự Cl> Br> I. Sau đó, Dellamico và Labella đã tổng
hợp phức chất [Pd2Cl2(µ-Cl)2(CO)2] với hiệu suất cao hơn bằng cách đi từ Pd
lấy từ Pd(dba)2 và CO trong toluen hoặc trong sunfuclorua (SO 2Cl2) [30]. Các
báo cáo trước đó cho rằng CO là cầu nối trong phức chất Pd (1). Tuy nhiên,
Dellamico và các cộng sự của ông đã khẳng định cầu nối trong phức chất là
halogen (2).

Hình 1.12: Cấu tạo phân tử phức [Pd2Cl2(µ-Cl)2(CO)2] trước đây (1) và theo
Dellamico (2).

Phức cacbonyl của Pd bị phân hủy trong nước tạo thành Pd và CO2. Phức
[Pd2Cl2(µ-Cl)2(CO)2] trong metanol có màu tím đỏ của phức Pd(I)
[PdCl(CO)]n. Hiệu suất tổng hợp phức lên đến 88% trong anhiđrit axetic.

Hình 1.13: Sơ đồ tổng hợp phức [Pd2Cl2(µ-Cl)2(CO)2].
Năm 2011, nhóm nghiên cứu của đại học Chiết Giang, Trung Quốc đã
tổng hợp được phức chất của nickel và palađi với các phối tử ancol
(imino)pyriđyl tridentate [N,N,O], 2-(ArN≡CMe)-6-{(HO)CR2}C5H3N
11


(L1-L4). Phổ nhiễu xạ tia X cho thấy các phức chất với niken halogen có
phối trí 5 (1a-4a và 1b); với niken axtetat có phối trí 6 (1c) và các phức cation
của palađi (1d và 2d) với ion âm [PdCl4]2-.
•Tổng hợp các phối tử ancol (imino)pyriđyl.
Các

phối

tử

ancol

(imino)pyriđyl

2-(ArN≡CMe)-6-

{(HO)CMe2}C5H3N(Ar = 2,6-i-Pr2C6H3, L1; 2,6-Et2C6H3, L2; 2,4,6-Me3C6H2,
L3) được tổng hợp bằng cách thêm từ từ dung dịch MeLi trong THF vào các
dung dịch 2-cacboxylat-6-iminopyriđin (1-3) trong THF ở 0oC, khuấy ở nhiệt

độ phòng, sau đó sử dụng sắc ký cột tách hợp chất với độ tinh khiết cao.
(Hình 1.14)
Phối tử L4, 2-(2,6-i-Pr2C6H3N≡CMe)-6-(CH2OH)C5H3N được tổng hợp
bằng cách khử hợp chất 1 bằng NaBH4/CaCl2 trong metanol. (Hình 1.14)

Hình 1.14: Các phối tử ancol (imino) pyridyl.
•Tổng hợp phức chất palađi.
Tổng hợp {[2-(2,6-i-Pr2C6H3N≡CMe)-6-{(HO)CMe2}C5H3N]PdCl}2[PdCl4]
(1d). Thêm từ từ PdCl2 (0.0364 g, 0.20 mmol) vào dung dịch L1 (0.0684 g,
0.20 mmol) trong etanol khan (20 ml), phản ứng được khuấy ở nhiệt độ phòng
qua đêm, tuy nhiên PdCl2 không phản ứng. Khi tăng nhiệt độ phản ứng lên
12


60oC và khuấy trong 3h thì thu được dung dịch đồng nhất màu nâu. Thêm 2ml
đietyl ete vào dung dịch trên thấy sản phẩm tách ra. Lọc chất rắn màu nâu, rửa
bằng đietyl ete và sấy trong chân không (hiệu suất 55,7%).
Tổng hợp {[2-(2,6-Et2C6H3N≡CMe)-6-{(HO)CMe2}C5H3N]PdCl}2[PdCl4]
(2d). Với cách làm tương tự phức chất 1d, phức 2d được tổng hợp, là bột màu
nâu với hiệu suất 84,9%.

Hình 1.15: Tổng hợp phức palađi 1d và 2d.
Tất cả các phức chất đều có đặc điểm tốt trên phổ hồng ngoại và phân
tích nguyên tố. Trên phổ hồng ngoại, các dao động của liên kết đôi C=N của
các phức niken và palađi (1616-1620 cm-1) dường như chuyển sang số sóng
thấp và cường độ vân giảm đáng kể, so với các phối tử tương ứng (1642-1645
cm-1), cho thấy sự tương tác phối trí giữa các nguyên tử nitơ imino và các kim
loại trung tâm. Phổ 1H của phức palađi 1d và 2d thể hiện hai bộ proton với
dịch chuyển hóa học hơi khác nhau. Các cấu trúc phân tử của phức chất 1a, 1c
và 2d được khẳng định thêm bởi nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.

Hình 1.16: Cấu trúc phân tử của phức 2d.

Hình 1.17: Cấu trúc phân tử của phức 1a.

13


Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X cho thấy các nguyên tử N và O của phối
tử phối trí với kim loại trung tâm: cấu trúc lưỡng tháp tam giác của phức 1a,
cấu trúc bát diện của phức 1c, phức vuông phẳng của phức palađi (2d).
Tất cả các phức đều có hoạt tính xúc tác cao lên đến 1.883.107 g (PNB)
mol-1 (cat) h-1 (2d) phản ứng trùng hợp vinyl của norbornene điều chế bằng
lượng dư metylaluminoxan (MAO), và cung cấp loại vinyl PNBs với khối
lượng phân tử cao và phân phối trọng lượng phân tử tương đối hẹp. Các thông
số của điều kiện phản ứng, các loại kim loại và các hiệu ứng về không gian
của các phối tử phối trí đều có ảnh hưởng đến các thuộc tính xúc tác.
Năm 2011, Hussein S Seleem của Đại học Ain Shams, Ai Cập đã báo
cáo về tổng hợp và nghiên cứu các hoạt tính sinh học của phức chất một số
kim loại chuyển tiếp như ion Fe (III), Co (II), Ni (II), Cu (II), VO(II) và Pd
(II) với một phối tử isatinic quinolyl hydrazon mới (H 2L); 3-[2-(4-methyl
quinolin-2-yl) hydrazono] indolin-2-on.
Tác giả đã tổng hợp như sau: Dung dịch etanol của muối kim loại và
phối tử H2L được trộn với nhau theo tỉ lệ mol 1:1 (M: L) và đun hồi lưu trong
2-4 giờ tùy thuộc vào bản chất của phức được tách ra (1-6) (Hình 1.18).
Ngoài ra, tỷ lệ mol 1:2 và 2:1 (M: L) đã được thử nghiệm với PdCl 2 (phức 7
và 8) (Hình 1.19). Các sản phẩm kết tủa được lọc ra, rửa sạch với etanol sau
đó là ete và sấy khô. Tất cả các phức được tách ra bền ở nhiệt độ phòng,
không hút ẩm và không tan trong nước, rượu và tan trong DMSO và DMF.
Điểm nóng chảy của phức là trên 300°C.

Kết quả cho thấy, H2L phản ứng với CuCl2, CoCl2, NiCl2, FeCl3, VOSO4
theo tỷ lệ mol 1:1 (Hình 1.18). Riêng PdCl 2 lại có khả năng tạo phức với phối
tử theo tỉ lệ mol M:L là 1:1, 1:2 và 2:1 (Hình 1.19). Những phản ứng này có
khả năng tạo phức đime, phức đơn nhân và phức hai nhân. Phối tử cho thấy
một loạt cách tạo liên kết với kim loại thông qua (NNO) 2 -, (NO) - và (NO).

14


Cách liên kết và độ kiềm của phối tử phụ thuộc chủ yếu vào loại cation kim
loại và anion cặp của cation kim loại đó. Tất cả các phức Pd(II) thu được đều
có cấu trúc vuông phẳng (D4h-đối xứng) và phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ mol
(M: L).

Hình 1.18: Đề xuất cấu trúc của các phức isatinic.

Hình 1.19: Ảnh hưởng của tỉ lệ mol trong phức Pd(II)-istainic.
Năm 2004, Frankline Kiplangat Keter, Đại học Western Cape tổng hợp
và đánh giá các tác động của phức palađi(II) và platin(II) với phối tử pyrazol
và purazolyl như chất chống ung thư.

15


Phối

tử

pyrazol

(L1-L3)

được

tổng

hợp

bằng

phản

ứng

ankylaminoankylation. Điều này đạt được bởi phản ứng hoặc pyrazol hoặc
3,5-đimetylpyrazol với parafomanđehit và etylamin hoặc isopropylamin.

Hình 1.20: Sơ đồ tổng hợp phối tử L1-L3.
3,5-đimethyl-4-(etylamino)metylpyrazol

(L1):

Hòa

tan

3,5-

đimetylpyrazol (1.00 g, 10.4 mmol), parafomanđehit (0.48 g, 16 mmol), KOH
(0.9 g, 16 mmol) và etylamin (2 ml, 20 mmol) trong 50 ml nước, đun hồi lưu

trong 51h. Sản phẩm được tách ra từ dung dịch nước có thêm CHCl3 (2 x 60
ml) và làm khô bằng MgSO4 khan trong một phút. Lọc lấy sản phẩm. Hiệu
suất phản ứng 78%.
4-isopropylaminopyrazol (L2): Cho pyrazol (1.00 g, 14.70 mmol),
parafomanđehit (0.67 g, 11.35 mmol) và KOH (0.9 g, 16 mmol) vào bình cầu
có nhánh, hòa tan trong 50ml nước và khuấy trong 2 phút, sau đó thêm
isopropylamin (1.88 ml, 43.24 mmol); đun hồi lưu trong 4 ngày, sản phẩm
được tách ra như phối tử L1. Hiệu suất phản ứng 71%.
3,5-dimetyl-4-(isopropylamino)metylpyrazol

(L3):

Hòa

tan

3,5-

đimetylpyrazol (1,00 g, 10,4 mmol), parafomanđehit (0,48 g, 16 mmol), KOH
(0,9 g, 16 mmol) và isopropylamin (1,3 g, 20 mmol) trong 50 ml nước và đun
hồi lưu trong 48 giờ. Hiệu suất phản ứng (87%).
Tổng hợp phức chất palađi(II) và platin(II) được tổng hợp từ
[PdCl2(NCMe)2] hoặc [K2PtCl4] với các phối tử L1-L3.

16


Tổng hợp bis-(3,5-dimetyl-4-(etylamino)metylpyrazol)palađi(II) (C1):
L1 (0.12 g, 0.77 mmol) trong 3ml CH 2Cl2 vào bình cầu có nhánh. Sau đó
thêm 0.1 g (0.385 mmol) [PdCl2(NCMe)2] trong 20ml CH2Cl2 vào bình cầu

trên. Hỗn hợp phản ứng đã được khử khí và khuấy ở nhiệt độ phòng trong 6
giờ, tạo ra sản phẩm là chất kết tủa không tan trong CH2Cl2.
Ngoài ra, tác giả còn tổng hợp phức chất palađi và platin với các phối tử
pyrazol và pyrazolyl có sẵn (phức 1-5, hình 1.21). Phức palađi, 1, 2, 5, thu
được từ phản ứng của pyrazol, 3,5-đimetylpyrazol và axit 3,5đimetylpyrazolylaxetic với [PdCl2(NCMe) 2]; trong khi phức platin, 3 và 4 thu
được từ phản ứng của pyrazol, 3 ,5-đimetylpyrazol với [K2PtCl4].

Hình 1.21: Phức chất palađi và platin với các phối tử pyrazole và pyrazolyl.
Năm 2012, nhóm nghiên cứu Liangliang Yan, Xiaoyong Wang, Yanqing
Wang, Yangmiao Zhang, Yizhi Li, Zijian Guo, Trung Quốc đã tổng hợp được
phức chất palađi(II) với các dẫn xuất 8-aminoquinolin và các tương tác với
huyết thanh của con người.
Tổng hợp phức chất: hai phức palađi(II) (1 và 2) có công thức [PdLnCl]
[L1 = N-(tert-butoxycacbonyl)-L-metionin-N’-8-quinolylamin, L2 = L-alaninN’-8-quinolylamin] được tổng hợp như sau:

17


Phức chất 1: Trộn PdCl2 (0.5 mmol, 88.7 mg) và L1 trong CHCl3 với tỉ
lệ mol 1:1,2. Khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong 24h, lọc và tinh chế bằng
sắc ký cột silicagel với dung môi là etyl axetat / ete (4/1, v / v). Đơn tinh thể
hình kim màu đỏ của phức chất 1 đã thu được bằng cách làm bay hơi chậm
dung dịch metanol của nó.
Phức chất 2: hòa tan PdCl2 (0.5 mmol, 88.7 mg) trong 10ml dung dịch
NaCl bão hòa. L2 hòa tan trong 2ml nước với tỉ lệ mol M:L là 1:1,2. Trộn 2
dung dịch vào nhau và đun hồi lưu trong 4h. Sau đó để lạnh hỗn hợp về đến
nhiệt độ phòng thì tách ra chất rắn màu vàng. Lọc và kết tinh lại bằng cách
làm bay hơi chậm dung dịch axeton - nước của nó, thu được đơn tinh thể hình
kim màu vàng.

Hình 1.22: Cấu trúc hóa học của phức đơn nhân platin(II) tạo phức với

các dẫn xuất 8-aminoquinolin và phức palađi(II) tương ứng 1 và 2.

Hình 1.23: Cấu trúc tinh thể của phức 1 và 2.
18


Cấu trúc của các phức chất được đặc trưng đầy đủ bởi nhiễu xạ tia X.
Trong phức chất 1, palađi đã phối trí với hai nguyên tử N và một nguyên tử S
của L1, cùng với một anion clorua như nhóm rời, trong khi đó trong phức chất
2 palađi được phối trí bởi ba nguyên tử N từ L2 với một anion clorua nhóm
rời.
Sự tương tác giữa phức chất 1 và huyết thanh anbumin của con người
(HSA) đã được nghiên cứu sử dụng huỳnh quang và tròn lưỡng sắc quang
phổ scopies. Phức chất dường như phản ứng với HSA chủ yếu thông qua
tương tác kỵ nước và tĩnh điện, và nó không làm thay đổi bản chất dạng xoắn
ốc α của HSA.
1.3. ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT PALAĐI.
Các phức chất Pd được quan tâm nhiều không chỉ bởi ý nghĩa khoa học
mà ở các phức chất này còn tiềm ẩn nhiều khả năng ứng dụng trong thực tiễn.
Phức Pd(II)-NHC (2) được sử dụng làm chất xúc tác cho phản ứng ghép
mạch Suzuki và Heck. Các phản ứng được nghiên cứu dưới sự ảnh hưởng
của cả dung môi và chất xúc tác. Sau đây là kết quả nghiên cứu của Min Shi
và các cộng sự với một số phản ứng cụ thể [26]:
Kết quả được tổng hợp ở bảng 1.1 và 1.2 cho thấy rằng việc sử dụng
Cs2CO3 trong N,N-đimetylaxetanđehit (DMA) hoặc THF ở 80 oC cho các sản
phẩm đạt hiệu suất tương ứng là 66% và 70% (Bảng 1.1, mục 6 và 8). Tăng
nhiệt độ phản ứng đến 100oC trong DMA. Với bazơ là Cs2CO3 cho hiệu suất
đạt 98% sau 24 giờ (Bảng 1.2,mục 1). Vì vậy, Cs 2CO3 trong DMA là dung

môi hiệu quả cho phản ứng này. Sử dụng những điều kiện phản ứng tối ưu,
các phản ứng ghép mạch Suzuki cho hiệu suất khá cao (bảng 1.3).

19


Bảng 1.1: Phức Pd(II)-NHC 2 xúc tác phản ứng ghép mạch axit
phenylboronic (1,2 mmol) với brombenzen (1.0 mmol) trong dung môi khác
nhau.

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Dung môi
1,4-Đioxan
DMSO
DMF
CH2ClCH2Cl
DME
DMA
CH3CN
THF

Thời gian (giờ)
24
24
24
24
24
24
24
24

Hiệu suất (%)
40
14
36
22
65
66
40
70

Bảng 1.2: Phức Pd(II)-NHC 2 xúc tác phản ứng ghép mạch axit
phenylboronic (1,2 mmol) với brombenzen (1.0 mmol) trong dung môi khác
nhau.

STT
1
2
3
4
5

6

Dung môi
CS2CO3
Na2CO3
K2CO3
KF
K3PO4.3H2O
KOBu

Thời gian (giờ)
24
24
24
24
24
24

Hiệu suất (%)
98
56
67
85
77
6

Bảng 1.3: Phức chất Pd(II)-NHC 2 xúc tác phản ứng Suzuki ghép mạch
giữa axit phenylboronic (1,2 mmol) và aren halogenua (1.0 mmol) trong điều
kiện tối ưu.

20


STT

X

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Br
Br
Br
Br
Br
Br
Cl
Cl
I

R

Thời gian (giờ)

o-Me
p-Me
p-COMe
p-OMe
o-Cl
3,5-Me,Me
H
p-COMe
H

24
24
24
24
24
24
24
24
24

Hiệu suất
(%)
95
75
90
86
95
89
40

45
99

Bảng 1.4: Phức chất Pd(II)-NHC 2 xúc tác phản ứng Heck ghép mạch
brombenzen với n-butyl acrylat trong khí quyển hoặc trong khí agon.

STT
1
2
3
4
5
6
7

Bazơ
Na2CO3
K2CO3
KF
K3PO4.3H2O
NaOAc
KOBu
NaOAc

Thời gian (giờ)
30
30
30
30
30

30
30

Hiệu suất (%)
38
40
53 (98)b
31
9
Nhỏ
48

Phản ứng ghép mạch Heck cũng đã được nghiên cứu trong DMA bởi
phản ứng của brombenzen với butylacrylat trong các bazơ khác nhau (Bảng
1.4, mục 1-7). Thực nghiệm cho thấy rằng KF là bazơ tốt nhất cho phản ứng
này và cho sản phẩm đạt hiệu suất 53% trong không khí (Bảng 1.4). Sử dụng
bầu khí quyển agon, hiệu suất được cải thiện lên đến 98% (Bảng 1.4).
Sử dụng các điều kiện phản ứng, tác giả [26] tiếp tục nghiên cứu phản
ứng của một loạt các aren halogenua với butyl và metylacrylat. Các kết quả

21


được tóm tắt trong bảng 1.5 cho thấy rằng phản ứng Heck đạt hiệu suất cao
trong bầu khí quyển agon.
Bảng 1.5: Phức chất Pd(II)-NHC 2 xúc tác phản ứng Heck ghép mạch
aren halogenua với butylacrylat trong khí agon.

STT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10

X
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Cl
Br
Br

R
o-Me
p-Me
p-COMe
P-OMe
o-Cl
3,5-Me,Me
H

p-COMe
H
p-CHO

R’
n-Bu
n-Bu
n-Bu
n-Bu
n-Bu
n-Bu
n-Bu
n-Bu
Me
Me

Thời gian (giờ)
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30

Hiệu suất (%)
86

84
99
28
90
70
98
50
76
83

Như vậy, phức chất cis-Pd(II)-NHC là một chất xúc tác hiệu quả cho
những phản ứng ghép mạch như Suzuki và Heck.
Ngoài ứng dụng xúc tác, người ta còn đặc biệt quan tâm đến hoạt tính
sinh học của phức chất Pd. Hiện nay người ta có xu hướng nghiên cứu các
phức chất Pd với mong muốn tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học
cao, ít độc hại để sử dụng trong y dược.
Gần đây, phức chất trans- palađi(II) với phối tử có chứa piriđin hoặc dẫn
xuất của axit photphoric đã được mô tả và thể hiện được hoạt tính gây độc tế
bào. Phức trans-palađi(II) quinolinylmetylphotphat đã được chứng minh là có
khả năng chống lại dòng tế bào ung thư biểu mô KB.
Mặt khác, nhiều dẫn xuất của axit photphoric biểu hiện đặc tính sinh học
khác nhau như 2-pmOpe, 3-pmOpe, 4-pmOpe...

22


Tháng 9 năm 2011, Natalia Miklášová và các cộng sự đã tổng hợp phức chất
của

Pd(II)

với

(2-isopropylphenyl)đixiclohexylasen

và

(2-

metoxylphenyl)đixiclohexylasen và thử nghệm trên các dòng tế bào ung thư. Kết
quả cho thấy phức chất có khả năng chống lại các dòng tế bào ung thư gan HepG2 và tế bào ung thư biểu mô KB.
Các tác giả [19], [22] đã nghiên cứu và đưa ra kết luận cả phối tử và
phức chất Pd(II) với 2-benzoylpyriđin 4-phenyl thiosemicacbazon và
Pd(II) với pyriđin-2- cacbalđehit thiosemicacbazone đều có khả năng
chống lại các tế bào ung thư như MCF – 7, TK – 10,UACC – 60, trong đó
phức chất của Pd(II) với 2-benzoylpyriđin 4-phenyl thiosemicacbazon có
giá trị GI 50 (nồng độ ức chế tế bào phát triển một nửa) thấp nhất trong 3
dòng được chọn nghiên cứu.
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT.
1.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại và Raman.
Phổ Raman và phổ IR đều liên quan đến chuyển động dao động của
phân tử, tuy nhiên từ trước đến nay phổ IR vẫn được sử dụng nhiều hơn. Do
sự phát triển của kĩ thuật Laser và computer, ngày nay việc đo phổ Raman đã
trở nên đơn giản và thuận tiện. Hơn thế phổ IR thông thường không đo được
vùng tần số thấp (100 ÷ 500cm-1) mà phổ Raman đo được. Vùng tần số thấp
này chứa các thông tin về liên kết kim loại - phối tử, vì thế rất có ích khi
nghiên cứu cấu trúc các phức chất.
Do vậy cần kết hợp cả hai phương pháp phổ này để chúng hỗ trợ cho
nhau nhằm góp phần xác định cấu tạo của các phức chất.
1.4.2. Phương pháp phổ hấp thụ electron.

Phổ tử ngoại của các phức chất gồm: vân phổ do chuyển dịch điện tích
giữa phối tử với ion trung tâm, vân phổ do bước nhảy d-d của ion trung tâm
và đối với phức chất phức tạp còn có sự hấp thụ riêng của phối tử. Chẳng hạn

23


các phối tử hữu cơ có thể có những nhóm mang màu khác nhau mà sự hấp thụ
của chúng làm xuất hiện những vân tử ngoại, khả kiến. Những phân tử đó
được gọi là phổ phối tử. Các vân phổ này có thể biểu hiện riêng biệt hoặc có
thể xen lẫn với các vân phổ chuyển điện tích hoặc vân phổ chuyển d-d làm
cho phổ của phức chất trở nên khó phân tích. Đặc điểm ở mỗi vùng bước
sóng, vân phổ có độ hấp thụ khác nhau nên phải tiến hành đo ở các nồng độ
khác nhau. Nói chung vùng khả kiến đo với nồng độ bão hòa, còn ở vùng tử
ngoại gần pha loãng hơn nhiều và vùng tử ngoại xa pha loãng nhiều lần nữa
tùy thuộc vào đặc điểm từng phức chất.
1.4.3. Phương pháp phân tích nhiệt.
Phân tích nhiệt là phương pháp phân tích mà trong đó các tính chất vật
lý, hóa học của mẫu đo một cách liên tục như là những hàm của nhiệt độ
(nhiệt độ được thay đổi có quy luật). Trên cơ sở lí thuyết về nhiệt động học,
từ sự thay đổi có tính chất đó ta có thể xác định được các thông số yêu cầu
của việc phân tích.
Kỹ thuật phân tích nhiệt dựa trên nguyên lý của nhiệt động học. Khi có
độ chênh lệch về độ lớn nhiệt độ sẽ chuyển từ nơi này sang nơi khác và khi đó
làm cho các đại lượng vật lý khác như năng lượng chuyển pha, độ nhớt,
entropy… cũng thay đổi.
Phân tích nhiệt vi sai (DTA) dựa trên việc thay đổi nhiệt độ của mẫu đo
và mẫu chuẩn và được xem như một hàm của nhiệt độ mẫu.
Các tính chất của mẫu là hoàn toàn xác định và yêu cầu mẫu chuẩn phải
trơ về nhiệt độ.

1.4.4. Phương pháp phổ EDX.
Khi bắn một chùm electron vào mẫu đo, các electron này sẽ va chạm với
electron của nguyên tử cần phân tích và truyền năng lượng cho chúng. Electron
bị kích thích nhảy lên các mức năng lượng cao hơn hoặc bật ra khỏi nguyên tử.

24


Các electron ở các lớp bên ngoài sẽ nhảy vào chiếm chỗ của electron vừa bị bật
ra. Quá trình này phát ra tia bức xạ (tia X) đặc trưng cho nguyên tử. Mỗi nguyên
tố thường phát ra một vài tia bức xạ, có năng lượng xác định, đặc trưng riêng
cho nguyên tố, nên chúng được gọi là tia đặc trưng. Từ giá trị năng lượng của tia
đặc trưng trên phổ, so sánh với ngân hàng phổ chuẩn đã được xây dựng sẵn,
người ta xác định các nguyên tố có trong mẫu đo.
Để định lượng các nguyên tố trong mẫu đo, người ta so sánh cường độ
tương đối của tia đặc trưng của các nguyên tố cần phân tích. Tuy nhiên, máy
chỉ xác định được phổ tia X của các nguyên tố có Z ≥ 6. Các nguyên tố càng
có Z lớn thì độ chính xác của phép đo càng cao và năng lượng của tia đặc
trưng càng lớn, ít bị lẫn với tia đặc trưng của nguyên tố khác.
1.4.5. Phương pháp phổ khối lượng (ESI-MS).
Trong phương pháp ESI-MS, ion được tạo ra do các phản ứng hóa học ở
dung dịch và pha khí sau khi làm bay hơi dung môi. Vì vậy có nhiều cation và
anion được hình thành do:
- Quá trình phân li của các chất điện li trong dung dịch.
- Phản ứng cộng hợp:
M + NH +4 → [M + NH4]+; M + Na+ → [M + Na]+
M + K+ → [M + K]+;

M + H+→ [M + H]+

M + H+ + H2O = [M+H3O]+
- Phản ứng axit-bazơ: chất có tính bazơ sẽ kết hợp với proton của dung môi
hoặc của các chất khác tạo ra cation [M+H]+, chất có tính axit sẽ nhường proton
cho dung môi hoặc cho các chất khác tạo anion [M-H] -. Bằng cách trao đổi
trường điện từ, người ta hướng các ion tới bộ phận phân tách theo giá trị m/Z và
ghi phổ khối lượng của chúng. Phổ của các ion dương được kí hiệu là +MS, phổ
các ion âm được kí hiệu là –MS.

25