ỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3- CARBALDEHYDE-(4)- AMINYLTHIOSEMICARBAZONE - Copy - Copy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Trương Quố c Phú

TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC
TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3CARBALDEHYDE-(4)AMINYLTHIOSEMICARBAZONE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Thành phố Hồ Chí Minh - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Trương Quố c Phú

TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC
TRÊN TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
PHỨC CHẤT Cu(II) CHỨA QUINOLINE-3CARBALDEHYDE-(4)AMINYLTHIOSEMICARBAZONE
Chuyên ngành: Hóa Vô cơ
Mã số: 60 44 01 13
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. DƯƠNG BÁ VŨ
Thành phố Hồ Chí Minh - 2016

LỜI CẢM ƠN
Luận văn “ Tổng hợp và thăm dò khả năng gây độc trên tế bào ung thư của
một

số

phức

chất

Cu(II)

chứa

Quinoline-3-carbaldehyde-(4)-

aminylthiosemicarbazone” được thực hiện tại khoa Hóa học Trường Đại học Sư
phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Dương Bá Vũ, người đã trực tiếp
hướng dẫn khoa học, đã chỉ đạo, theo dõi và động viên giúp tôi hoàn thành luận
văn này.
Xin cảm ơn thầy cô giáo, anh chị em cán bộ Trường Đại học Sư phạm Thành
phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt nhất, giúp đỡ tôi hoàn thành các nhiệm vụ
của luận văn.
Cuối cùng và là vô cùng đó là lòng biết ơn không thể bày tỏ hết – dành cho
gia đình – đã là chỗ dựa vững chắc về tinh thần và vật chất để tôi có thể hoàn thành
giai đoạn học tập quan trọng này.

Tác giả

Trương Quố c Phú


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung
thực, là kết quả nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Dương Bá Vũ. Các
nội dung nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong đề tài này là khách quan, trung
thực. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh
giá được chính tác giả thu thập từ các bài báo trong và ngoài nước có ghi rõ trong
phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét,
đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc đúng quy đinh.
̣
Nếu có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội
dung luận văn của mình.
Tác giả

Truong Quố c Phú


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình ảnh, đồ thị
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.................................................................................2
1.1. Tổ ng quan về thiosemicarbazone (TSC) .....................................................2
1.1.1. Cấu tạo chung TSC ...............................................................................2
1.1.2. Một số phương pháp tổng hợp dẫn xuất thế N(4)-thiosemicarbazone .3
1.1.3. Hoa ̣t tiń h của thiosemicarbazone ..........................................................6
1.2. Tổ ng quan về phức chấ t của thiosemicarbazone .........................................8
1.2.1. Cấ u ta ̣o về phức chấ t của thiosemicarbazone. ......................................8
1.2.2. Tổ ng hơ ̣p phức chấ t thiosemicarbazone. ............................................10
1.2.3. Hoa ̣t tính của phức chấ t chứa thiosemicarbazone ..............................12
1.3. Quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m hóa ho ̣c ...............................................................14
1.3.1. Những khái niệm cơ bản của qui hoạch thực nghiệm ........................14
1.3.2. Vai trò của qui hoạch thực nghiệm trong hóa học ...........................14
1.4. Tình hình nghiên cứu TSC và phức chất của TSC ....................................16
1.4.1. Tình hình nghiên cứu quốc tế .............................................................16
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................19
1.5. Mu ̣c tiêu, nô ̣i dung nghiên cứu ..................................................................20
1.5.1. Mu ̣c tiêu ..............................................................................................20


1.5.2. Nô ̣i dung nghiên cứu...........................................................................20
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .........................................................................22
2.1. Sơ đồ tổ ng hơ ̣p ..........................................................................................22
2.2. Tổng hợp phối tử QTSC ............................................................................23
2.2.1. Qui hoạch thực nghiệm tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde
(QCl) .................................................................................................23
2.2.2. Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde (QO) ........26
2.2.3. Tổng hợp N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide (MPT) .......26
2.2.4. Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4methylpiperidinyl) thiosemicarbazone (HL1) từ QCl và MPT.........28
2.2.5. Tổng hợp 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4methyl piperidinyl)thiosemicarbazone (HL2) từ QO và MPT .........29
2.3. Tổng hợp phức chấ t Cu(II) với các HL .....................................................30

2.3.1. Tổng hợp phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] từ Cu(II) và HL1 ..................30
2.3.2. Tổ ng hơ ̣p phức chấ t [Cu(L2’)Cl2] từ Cu(II) và HL2 ..........................31
2.4. Phương pháp nghiên cứu thành phần và cấu trúc HL và phức chất MHL
trong đó M là Cu(II) ................................................................................32
2.4.1. Đo nhiệt độ nóng chảy ........................................................................32
2.4.2. Phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR ...........................................................32
2.4.3. Phổ hấp thu electron UV-Vis ..............................................................32
2.4.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C-NMR 1D và 2D ....................32
2.4.5. Phổ khối lượng ESI MS ......................................................................32
2.3.6. Phân tích nguyên tố EA ......................................................................33
2.4.7. Phân tić h nhiê ̣t TGA ...........................................................................33


2.5. Phương pháp thăm dò khả năng gây đô ̣c tế bào của HL và MHL trong đó
M là Cu(II) ...............................................................................................33
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................34
3.1. Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp QCl bằng quy hoạch thực nghiệm tâm xoay
Box-Hunter ..............................................................................................34
3.1.1. Ảnh hưởng của số mol DMF đến quá trình hình thành QCl ..............34
3.1.2. Quy hoạch thực nghiệm bậc 2 các yếu tố ảnh hường đến hiệu suất
tổng hợp QCl .....................................................................................35
3.2. Điều kiện tổng hợp và một số đặc điểm hóa lý của các HL ......................42
3.3. Điều kiện tổng hợp và một số đặc điểm hóa lý của các phức chất MHL trong
đó M là Cu(II) ..........................................................................................44
3.3.1. Chọn điều kiện nhiệt độ phản ứng ......................................................44
3.3.2. Chọn điều kiện nồng độ các chất tham gia phản ứng .........................44
3.3.3. Chọn điều kiện thời gian phản ứng .....................................................44
3.3.4. Chọn điều kiện môi trường và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng ........44
3.3.5. Một số điều kiện phản ứng và đặc điểm cơ bản ban đầu của các MHL
...........................................................................................................45

3.4. Phân tích FT-IR của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) .....................45
3.4.1. Dự đoán sơ bộ sự chuyển hóa các hợp chất trung gian trong quá trình
tổng hợp các phối tử HL ...................................................................45
3.4.2. So sánh đặc điểm các vân dao động nhóm chức của HL và MHL .....48
3.4.3. Sự biế n đổ i các vân hấ p thu đă ̣c trưng của MHL so với HL ..............50
3.5. Phân tích UV-Vis của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) ..................51
3.6. Phân tích NMR của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) ......................52
3.6.1. Cấu tạo các phối tử HL .......................................................................53
3.6.2. Các kiểu phối trí xảy ra trong các phức MHL ....................................58


3.7. Phân tích EIS MS của các HL và MHL trong đó M là Cu(II) ..................64
3.7.1. Quy luật phân mảnh của các HL.........................................................65
3.7.2. Sự phân mảnh của các MHL...............................................................67
3.8. Phân tích EA của phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] .........................................73
3.9. Phân tích TGA của phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] ......................................74
3.10. Kết quả nghiên cứu khả năng gây độc tế bào u của các HL và MHL với M
là Cu(II) ...................................................................................................74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................76
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ........................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................79
PHỤ LỤC.............................................................................................................86


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

FT-IR

: Phương pháp phổ hấp thu hồng ngoại biến đổi Fourier

UV-Vis

: Phương pháp phổ hấp thu electron

1

: Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton.

H-NMR

13

C-NMR

: Phương pháp phổ cộng hưởng tử carbon

COSY

: Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-proton

HSQC

: Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-carbon (1 nối)

HMBC

: Phương pháp phổ cộng hưởng từ hai chiều proton-carbon (3 nối)

ESI MS

: Phương pháp phổ khối lượng (ion hóa bằng dòng electron)

AcOH

: Acetic acid

DMF

: Dimethyl formamide

DMSO

: Dimetfyl sulfoxide

EtOH

: Ethanol

EA

: Ethyl acetate

MeOH

: Methanol

MPT

: N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide

MHL

: Phức chất cần tổng hợp

HL

: Phối tử cần tổng hợp

QTSC

: Thiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline

QCl

: 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde

QO

: 2-oxo-1,2-dihydroxyquinoline-3-carbaldehyde

TSC

: Thiosemicarbazone

d

: Doublet (mũi đôi)

m

: Multiplet (mũi đa)

q

: Quartet (mũi bốn)

s

: Singlet (mũi đơn)

t

: Triplet (mũi ba)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.

Hiệu suất phản ứng với ba phương pháp tổng hợp khác nhau ...........4

Bảng 1.2.

chỉ số IC50 của 6 hợp chất trong hình 1.3 ...........................................7

Bảng 1.3.

Chỉ số IC50 của L1, L2, [PtCl(L2)], [Pt(L2)2] và cisplatin với một số
dòng tế bào u (μM)..........................................................................12

Bảng 2.1.

Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng số mol DMF đến QCl ...24

Bảng 2.2.

Các điều kiện khảo sát ảnh hưởng của n2, t và T đến hiệu suất tổng
hợp QCl ...........................................................................................25

Bảng 3.1.

Ảnh hưởng của số mol DMF đến quá trình hình thành QCl ...........34

Bảng 3.2.

Các mức và khoảng biến thiên các yếu tố .......................................35

Bảng 3.3.

Các giá trị hằng số trong phương trình (*) tính các hệ số hồi qui ...35

Bảng 3.4.

Ma trận QHTN phương án quay bậc 2, ba yếu tố ...........................36

Bảng 3.5.

Độ lệch các giá trị hàm mục tiêu trong 20 thí nghiệm ....................39

Bảng 3.6.

Một số đặc điểm hóa lý ban đầu của MT, MPT, QCl, QO, các HL 43

Bảng 3.7.

Tóm tắt điều kiện phản ứng và hình thái phức chất MHL ..............45

Bảng 3.8.

Tần số các vân dao động đặc trưng vùng 3400 – 2700 cm-1 ...........49

Bảng 3.9.

Tần số các vân dao động đặc trưng vùng 1700 – 400cm-1 ..............49

Bảng 3.10.

Các chuyển mức chủ yếu trên phổ UV-Vis của HL và MHL ........52

Bảng 3.11.

Đặc điểm proton và carbon trên phổ NMR của các HL .................58

Bảng 3.12.

Đặc điểm độ chuyển dịch proton của phức chất trên NMR ...........59

Bảng 3.13.

Đặc điểm độ chuyển dịch carbon của các phức chất .....................60

Bảng 3.14.

Số liệu tín hiệu ion phân tử của các HL .........................................65

Bảng 3.15.

Các mảnh ion cơ bản của các phối tử HL trên phổ ESI MS ..........67

Bảng 3.16.

Các đồng vị xuất hiện trong các mẫu phức chất ............................68

Bảng 3.17.

Các mảnh ion trên phổ ESI MS của các MHL ...............................68

Bảng 3.18.

Kết quả phân tích EA của Cu(L1’)2(H2O)2 ....................................73

Bảng 3.19.

Kế t quả sàng lo ̣c khả năng gây đô ̣c tế bào của HL1 và HL3 .........74


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THI ̣
Hiǹ h 1.1.

Công thức cấu tạo chung của thiosemicarbazone ..............................2

Hiǹ h 1.2.

Cân bằng giữa hai dạng thioketone và thiol trong dung dịch ............3

Hình 1.3.

Một số thiosemicarbazone chứa isoquinoline và pyridine ................6

Hiǹ h 1.4.

TSC với dung lượng phối trí là 1 .......................................................8

Hình 1.5.

Cách phối trí thông thường của thiosemicarbazone ..........................8

Hiǹ h 1.6.

Kiểu phối trí chelate vòng bốn cạnh ..................................................9

Hiǹ h 1.7.

TSC với dung lượng phối trí 3 ...........................................................9

Hình 1.8.

TSC với dung lượng phối trí 4 ...........................................................9

Hiǹ h 1.9.

Phức Pt(II) chứa pyridil bis-(N(4)-dipropylthiosemicarbazone) .....10

Hình 1.10.

Một số TSC chứa hợp phần dẫn xuất của benzene ..........................10

Hình 1.11.

Phối tử thiosemicarbazone 2-benzotlpyridine (TB) (a) và phức
Zn(II)-TB (b) ...................................................................................10

Hình 1.12.

Một số TSC được tổng hợp năm 2010.............................................11

Hiǹ h 1.13.

Phức của kẽm với pyridine-2-carbaldehyde thioserimicarbazone
(a),Kem
̃ với (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one thiosemicarbazone
(b), Kem
̃ với di-2-pyridylketone 4-cyclohexyl-4-methyl-3thiosemicarbazone (c) .....................................................................11

Hình 1.14.

Một số phức Cu-TSC được ứng dụng trong y học .........................13

Hiǹ h 1.15.

Qui trình tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde ...................15

Hình 1.16.

Thiosemicarbazone pyridine-2-carbaldehyde (a) ...........................17
và thiosemicarbazone (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one (b) ...........17

Hình 1.17.

Cấu tạo của phối tử QMTSC và QPTSC ........................................19

Hình 1.18.

Xu hướng bán tổng hợp (a) citral 4-phenyl-3-thiosemicarbazone; 19
................. (b) 2-nitrophenyl- N(4)-[ent-kaurene-16β-methyl-19-oic]
thiosemicarbazone...........................................................................19

Hình 2.1.

Sơ đồ chung của quá trình tổng hợp các phối tử HL ......................22
và các phức chấ t MHL ....................................................................22

Hình 2.2.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p QCl ..................................................................24


Hình 2.3.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p QO ...................................................................26

Hiǹ h 2.4.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p ..........................................................................27
Carboxy N-(4-methylpiperidinyl) dithiocarbamate ........................27

Hình 2.5.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p ...........................................................................28
N-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide ( MPT) .......................28

Hình 2.6.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p phố i tử HL1 ......................................................29

Hiǹ h 2.7.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p phố i tử HL2 ......................................................29

Hiǹ h 2.8.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p phức chấ t [Cu(L1’)2(H2O)2] .............................30

Hình 2.9.

Phản ứng tổ ng hơ ̣p phức chấ t [Cu(L2’)(Cl)2] ..................................31

Hiǹ h 3.1.

Ảnh hưởng của n2, t đển hiệu suất QCl tại 3 điểm T = 85, 90 và
95oC .................................................................................................40

Hiǹ h 3.2.

Sơ đồ chung của quá trình tổng hợp phối tử các HL .......................42

Hình 3.3.

Sơ đồ tổng quát qui trình tổng hợp các phức MHL .........................45

Hình 3.4.

Phổ IR từ 3500-1500 cm-1 của (a) MPT; (b) QCl và QO ................46

Hình 3.5.

Cơ chế chuyển hóa QCl thành QO ..................................................47

Hình 3.6.

Một số biến đổi cơ bản của các nhóm chức trên IR ........................47
của MPT, QCl so với HL1 ở vùng (a) 3800 – 2500 cm-1 và (b) 2000
– 1500 cm-1......................................................................................47

Hình 3.7.

Phổ IR của (a) HL1 và [Cu(L1’)2(H2O)2] ; (b) HL2 và [Cu(L2’)Cl2]
.........................................................................................................48

Hình 3.8.

Phổ UV-Vis của các HL và MHL....................................................51

Hiǹ h 3.9.

Qui ước đánh số các proton và carbon ............................................53

Hiǹ h 3.10.

Một số tương quan chính giữa H và C trên HMBC.........................53

Hình 3.11.

Phổ 1H-NMR (a) và 13C-NMR (b) của HL2 ....................................54

Hiǹ h 3.12.

Cân bằng giữa các dạng cấu hình (a) 4-methylpiperidine ...............54

Hình 3.13.

Một số tương quan chính trên HMBC (a, b) và HSQC (c) của HL2
.........................................................................................................55

Hình 3.14.

Một số tương quan chính vùng trường cao của HL1 .......................56
trên phổ HSQC (a) và HMBC (b) ...................................................56

Hình 3.15.

Một số tín hiệu vùng trường thấp của HL1 .....................................57


trên phổ HSQC (a) và HMBC (b) ...................................................57
Hình 3.16.

Đặc điểm khác biệt trên phổ 1H-NMR của HL1 (a) .......................61
và [Cu(L1’)2(H2O)2] (b) ..................................................................61

Hình 3.17.

Cơ chế đề nghị cho quá trình đóng vòng phối tử HL1 dưới xúc tác
ion Cu2+/EtOH/O2 ...........................................................................62

Hình 3.18.

Đặc điểm khác biệt trên phổ 1H-NMR ..........................................63
của HL2 (a) và [Cu(L2’)Cl2] (b) .....................................................63

Hình 3.19.

Sơ đồ chuyển hóa nhóm chức trong HL2 .......................................63

Hình 3.20.

Kiểu phối trí xảy ra trong phức chất [Cu(L2’)Cl2] .........................64

Hình 3.21.

Phổ EIS MS của HL1 .....................................................................65

Hình 3.22.

Sự phân mảnh chung của các phối tử trên phổ ESI MS .................66

Hình 3.23.

Các con đường phân mảnh khác nhau của HL2 .............................66

Hình 3.24.

Phổ (+)MS (a) và (-)MS (b) của [Cu(L1’)2(H2O)2] ........................70

Hình 3.25.

Sơ đồ phân mảnh cơ bản của phức chất [Cu(L2’)Cl2]....................71

Hình 3.26.

Phổ (-)MS (a) và (+)MS (b) của [Cu(L2’)Cl2] ...............................72

Hình 3.27.

Giản đồ TGA của phức chất [Cu(L1’)2(H2O)2] ..............................74