Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất hỗn hợp của palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

Trần Hồng Hạnh

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT
TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT HỖN HỢP CỦA
PALAĐI(II) CHỨA PHỐI TỬ THIOSEMICARBAZONAT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

Trần Hồng Hạnh

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ THĂM DÒ HOẠT
TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT HỖN HỢP CỦA
PALAĐI(II) CHỨA PHỐI TỬ THIOSEMICARBAZONAT

Chuyên ngành : Hóa vô cơ
Mã Số

: 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
HDC: TS. Nguyễn Thị Bích Hường
HDP: PGS. TS. Trịnh Ngọc Châu

Hà Nội - 2018


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Bích Hường, PGS.TS
Trịnh Ngọc Châu đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu.
Em cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hùng Huy, TS Nguyễn
Chiến Thắng đã giúp đỡ, hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu cấu trúc của các
phức chất bằng phương pháp x ray đơn tinh thể để em có thể hoàn thành luận văn
này.
Em xin cảm ơn các thầy cô giáo và các cô chú kĩ thuật viên trong bộ môn
Hóa Vô Cơ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình làm thực
nghiệm tại bộ môn Hóa vô cơ.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và người thân đã tạo mọi điều
kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Hải Dương, Ngày 02 tháng 05 năm 2018
Học viên

Trần Hồng Hạnh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................2

1.1. Khả năng tạo phức của Palađi (II).................................................................2
1.2. Giới thiệu chung về thiosemicacbazon ............................................................3
1.2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................3
1.2.2. Phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp ..............3
1.3. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức của chúng.......................7
1.4. Giới thiệu về cacben ......................................................................................10
1.4.1. Định nghĩa cacben ..................................................................................10
1.4.2. Phân loại và điều chế ..............................................................................11
1.4.3. Cacben kim loại chuyển tiếp và phức chất của chúng ..........................12
1.4.4. Một số ứng dụng của cacben và phức của chúng .................................14
1.5. Các phƣơng pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc phối tử và phức chất ........16
1.5.1. Phương pháp phổ khối lượng .................................................................16
1.5.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ..................................................17
1.5.3. Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton...............................................18
1.5.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể..............................................19
1.6. Phƣơng pháp thăm dò hoạt tính sinh học về khả năng ức chế sự phát
triển của tế bào ung thƣ của phức chất ...........................................................20
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................22
2.1. Hóa chất và phƣơng pháp nghiên cứu.........................................................22
2.1.1. Hóa chất ...................................................................................................22
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................22
2.2. Kỹ thuật thực nghiệm ...................................................................................23
2.2.1. Các điều kiện ghi phổ ..............................................................................23
2.2.2. Tổng hợp phối tử và phức chất ...............................................................23
2.2.3. Kết tinh lại phức chất ..............................................................................25
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................26


3.1. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ khối lƣợng ................26
3.2. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại –

.............................................................................................................................30
3.3. Kết quả nghiên cứu phổ cộng hƣởng từ proton của các phức chất ..........35
3.4. Kết quả phân tích cấu trúc các phức chất bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia
X đơn tinh thể .....................................................................................................39
3.5. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng tế bào ung thƣ của các phức chất ..46
KẾT LUẬN ..............................................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................48


DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

TT

Trang

2.1

Các hợp chất cacbonyl và thiosemicacbazon tương ứng

23

2.2

Các phức chất tổng hợp được, màu sắc và dung môi hòa tan

25

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

Công thức phân tử, khối lượng mol phân tử và tỷ số m/z của các
phức chất
Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm píc ion phân
tử phức chất PdBrLthbz
Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm píc ion phân
tử phức chất PdBrLmthbz
Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm píc ion phân
tử phức chất PdBrLathbz
Cường độ tương đối của các pic đồng vị trong cụm píc ion phân
tử phức chất PdBrLpthbz
Một số dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của
các phối tử và phức chất
Các tín hiệu cộng hưởng trong phổ 1H-NMR của PdBrLthbz,
PdBrLmthbz, PdBrLathbz, PdBrLpthbz

28

28

29

29

30

33

39

3.8

Một số thông tin về cấu trúc của tinh thể phức chất PdBrLmthbz

42

3.9

Độ dài liên kết và góc liên kết giữa một số nguyên tử trong phức
chất PdLmthbz

42-43

3.10 Một số thông tin về cấu trúc của tinh thể phức chất PdBrLathbz
3.11

Độ dài liên kết và góc liên kết giữa một số nguyên tử trong phức
chất PdLathbz

3.12 Kết quả thử hoạt tính ức chế một số tế bào ung thư

44
44-45
47


DANH MỤC CÁC HÌNH

TT

Hình vẽ

Trang

1.1

Một số phức chất của Pd (II)

2

1.2

Sơ đồ cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon
trong môi trường trung tính (a) và trong môi trường axit (b)

3

1.3

Sơ đồ mô hình tạo phức của thiosemicacbazon hai càng

4

1.4

Phức chất của thiosemicacbazon hai càng

4

1.5

Mô hình tạo phức 3 càng và một số phức chất 3 càng của
thiosemicacbazon

5

1.6

Phức chất 3 càng của thiosemicacbazon 2 – axetylpyriđin

6

1.7

Sơ đồ tạo thiosemicacbazon 4 càng

6

1.8

Phức chất 4 càng và 5 càng của thiosemicacbazon

7

1.9

Phức chất của thiosemicacbazon một càng

7

1.10 Cấu trúc điện tử của cacben

10

1.11 Sơ đồ tổng hợp N-heteroxyclic cacben

11

1.12 Ba loại N-cacben dị vòng chính

11

1.13

Hai phương pháp điều chế phức hợp kim loại với N-cacben dị
vòng

12

1.14 Phức chất kim loại cacben đầu tiên (muối đỏ Chugaev)

12

1.15 Cấu trúc tia X của phức chất [Pd(Ipr)Cl2]2

13

1.16 Sơ đồ tổng hợp phức chất cacben Pd(II) với phối tử Bazo Schiff

14

Cấu tạo ba loại thuốc ngừa ung thư từ Pt được sử dụng trên toàn
thế giới.

15

1.17


1.18 Cấu tạo của phức chất mono – NHC (1) và phức bis – NHC (2)

15

2.1

Sơ đồ chung tổng hợp các phối tử thiosemicacbazon

24

3.1

Phổ khối lượng của PdBrLthbz

26

3.2

Phổ khối lượng của PdBrLmthbz

26

3.3

Phổ khối lượng của PdBrLathbz

27

3.4

Phổ khối lượng của PdBrLpthbz

27

3.5

Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất PdBrLthbz

31

3.6

Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất PdBrLmthbz

32

3.7

Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất PdBrLathbz

32

3.8

Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất PdBrLpthbz

33

3.9

Phổ 1H-NMR của PdBrLthbz

35

3.10 Phổ 1H-NMR của PdBrLmthbz

36

3.11 Phổ 1H-NMR của PdBrLathbz

36

3.12 Phổ 1H-NMR của PdBrLpthbz

37

3.13 Cấu trúc phân tử phức chất Pd2L2Br4 []

41

3.14 Hình ảnh cấu trúc của phức chất PdBrLmthbz

41

3.15 Hình ảnh cấu trúc của phức chất PdBrLathbz

43


DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Thiosemicacbazon
benzanđehit (Hthbz)

N(4)-metylthiosemicacbazon
benzanđehit (Hmthbz)

N(4)-allylthiosemicacbazon
benzanđehit (Hathbz)

N(4)-phenylthiosemicacbazon
benzenđehit (Hpthbz)

Pd2L2Br4


MỞ ĐẦU
Hàng năm có đến hàng trăm công trình nghiên cứu về thiosemicacbazon và
các phức chất của chúng được công bố bởi các nhà khoa học trong và ngoài nước.
Các phức chất của thiosemicacbazon còn được quan tâm nghiên cứu bởi sự phong
phú về cấu tạo và khả năng tạo phức khác nhau của chúng. Các nghiên cứu tập
trung vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon và phức chất của chúng, nghiên
cứu cấu tạo của phức chất bằng các phương pháp hóa lý hiện đại và thăm dò hoạt
tính sinh học của chúng. Hầu hết các nghiên cứu về hoạt tính sinh học đều hướng
tới việc tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học 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 các tế bào lành để dùng làm thuốc chữa bệnh cho người và động vật nuôi.
Chính vì vậy đề tài “Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh
học của phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat”
rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Nội dung nghiên cứu tập trung vào các vấn đề sau:
1. Tổng hợp các phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat.
2. Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được bằng các
phương pháp vật lý: phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phương pháp phổ khối
lượng, phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H, phương pháp phân tích cấu
trúc nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.
3. Thử khả năng ức chế sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư gây bệnh trên
người của các phức chất tổng hợp được.
Hy vọng rằng các kết quả thu được sẽ góp phần nhỏ dữ liệu vào việc nghiên
cứu phức chất hỗn hợp của Palađi (II) chứa phối tử thiosemicacbazonat.

1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Khả năng tạo phức của Palađi (II)
Ion Pd2+ có cấu hình electron 1s22s22p63s23p6 3d104s24p64d8, 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-, SCN-, CN-…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 [2]. 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 trên và dưới mặt phẳng hình vuông. Ví dụ
như ion phức [Pd(ĐMG)2OH] (ĐMG: đimetyl glioxim) có số phối trí 5 với cấu trúc
tháp đáy vuông hình thành khi palađi đimetylglioxim tan trong môi trường kiềm.

Hình 1.1 : Một số phức chất của Pd (II)

2


1.2. Giới thiệu chung về thiosemicacbazon
1.2.1. Giới thiệu chung
Thiosemicacbazon là sản phẩm của phản ứng ngưng tụ giữa thiosemicacbazit
hay sản phẩm thế của nó với các hợp chất cacbonyl sẽ tạo thành các hợp chất theo
sơ đồ sau:

(a)

(b)

Hình 1.2: Sơ đồ cơ chế của phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon
trong môi trường trung tính (a) và trong môi trường axit (b)
Phản ứng tiến hành trong môi trường axit theo cơ chế AN. Vì trong số các
nguyên tử N có thiosemicacbazit cũng như dẫn xuất thế N(4) của nó chỉ có nguyên
tử N(1) là mang điện tích âm nên trong điều kiện bình thường, phản ứng ngưng tụ
chỉ xảy ra ở nhóm N(1)H2 hiđrazin [8].
1.2.2. Phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp
Hoá học phức chất của các kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazon bắt
đầu phát triển mạnh sau khi Domagk nhận thấy hoạt tính kháng khuẩn của một số
thiosemicacbazon. Để làm sáng tỏ cơ chế tác dụng ấy của thiosemicacbazon người
ta đã tổng hợp các phức chất của chúng với các kim loại và tiến hành thử khả năng
kháng khuẩn của các hợp chất tổng hợp được [13, 20, 22, 26, 37].

3


Phức chất của thiosemicacbazon sở dĩ cũng được quan tâm nghiên cứu nhiều
bởi tính đa dạng của các hợp chất cacbonyl. Nó cho phép thay đổi trong một giới
hạn rất rộng bản chất các nhóm chức cũng như cấu tạo hình học thiosemicacbazon.
Các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại. Các
thiosemicacbazon không có các nhóm tạo vòng ở phần hợp chất cacbonyl thì
thường thể hiện như những phối tử 2 càng [7, 10, 35].

dạng thion

dạng thiol

tạo phức

Hình 1.3: Sơ đồ mô hình tạo phức của thiosemicacbazon hai càng
NH
S

N
O
N

S

H

Pt

H
C

C

S

N

O
N

S
NH

Phức chất của Pt(II) với N(4)-phenyl
thiosemicacbazon furanđehit

Phức chất của Cu(II) với
thiosemicacbazon axetophenon

Hình 1.4: Phức chất của thiosemicacbazon hai càng
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-hiđrazin (N(1)) qua hai hay ba
nguyên tử trung gian thì khi tạo phức phối tử này thường có khuynh hướng thể hiện
như một phối tử ba càng với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S. Một số phối tử loại này là
các thiosemicacbazon hay dẫn xuất thiosemicacbazon của salixylanđehit, isatin, axit
pyruvic, axetylaxeton ….Trong phức chất của chúng với các ion kim loại Cu2+, Ni2+,
Pt2+….phối tử này tạo liên kết với bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành
vòng 5 hoặc 6 cạnh [4, 7, 15]. Mô hình tạo phức của các phối tử thiosemicacbazon ba
càng và các ví dụ cụ thể đã được các tác giả [1] xác định như sau:

4


D

D
M

M
S

N

hoÆc

S

N

N

N
NH2

NH2

H

a)

a')

Phức chất vuông phẳng của Pt(II)
với thiosemicacbazon salixylanđehit

Phức vuông phẳng của Cu(II)
với thiosemicacbazon isatin

Hình 1.5: Mô hình tạo phức 3 càng và một số phức chất 3 càng của
thiosemicacbazon
Tương tự hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối trí
(D), các thiosemicacbazon axetypyriđin, 2 - benzoylpyriđin…[14, 24, 40] trong cấu
trúc phân tử của hợp chất cacbonyl trong vòng pyriđin có một nguyên tử N có khả

năng tham gia phối trí, khi tham gia tạo phức phối tử này có khuynh hướng thể hiện
như một phối tử ba càng với bộ nguyên tử N, N(1), S. Trong các công trình nghiên
cứu [28, 40, 41] tác giả đã tổng hợp một số kim loại như Zn(II), Co(III), Co(II),
Mn(II), Fe(III), Ga(III) với thiosemicacbazon 2-axetylpyriđin

5


Phức chất vuông phẳng của Ga(III) với

Phức chất vuông phẳng của Zn(II)) với

N(4)-đimetylthiosemicacbazon

N(4)-pyriđinthiosemicacbazon

2 – axetylpyriđin

2 – axetylpyriđin

Hình 1.6: Phức chất 3 càng của thiosemicacbazon 2 – axetylpyriđin
Các thiosemicacbazon bốn càng thường được điều chế bằng cách ngưng tụ hai
phân tử thiosemicacbazit với một phân tử đicacbonyl: các phối tử 4 càng loại này có
bộ nguyên tử cho là: N, N, S, S và cũng thường có cấu tạo phẳng, do đó chúng
chiếm bốn vị trí trên mặt phẳng xích đạo.

Hình 1.7: Sơ đồ tạo thiosemicacbazon 4 càng
Như vậy, tuỳ thuộc vào số lượng nhóm tạo vòng trong các phân tử
thiosemicacbazon người ta có thể chia chúng thành các loại phối tử 2 càng, 3 càng
và 4 càng hay 5 càng [12, 25] các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện dung

lượng phối trí cực đại.

6


Phức của Zn(II) với glyoxal-bis(4metylthiosemicarbazone)

Phức chất của Co(II) với
bis(N(4)-phenyl thiosemicacbazon)-2,6
–điaxetylpyriđin

Hình 1.8: Phức chất 4 càng và 5 càng của thiosemicacbazon
Trong một số ít trường hợp do khó khăn về mặt lập thể hay do những nguyên
nhân khác, các thiosemicacbazon thể hiện là phối tử 1 càng N(1) hay S [30, 31].

Phức chất của Pd(II) với
N(4)-etylthiosemicacbazon
2-hyđroxiaxetophenon

Phức chất của Cu(II) với N(4)-phenyl
thiosemicacbazon 2 – benzoylpyriđin

Hình 1.9: Phức chất của thiosemicacbazon một càng
1.3. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức của chúng
Thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng với các kim loại chuyển
tiếp luôn nhận được sự quan tâm đặc biệt bởi hoạt tính sinh học của nó. Hiện nay
người ta có xu hướng nghiên cứu các phức chất trên cơ sở thiosemicacbazon với

7

mong muốn tìm kiếm được hợp chất có hoạt tính sinh học cao, ít độc hại để sử dụng
trong y dược.
Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon được phát hiện đầu tiên bởi
Domagk. Khi nghiên cứu các hợp chất thiosemicacbazon ông đã nhận thấy một số
các hợp chất thiosemicacbazon có hoạt tính kháng khuẩn. Sau phát hiện của
Domagk, hàng loạt các công trình nghiên cứu của các tác giả [12, 17, 18, 20, 33]
cũng đưa ra kết quả nghiên cứu của mình về hoạt tính sinh học của
thiosemicacbazit, thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng. Tác giả [10]
cho rằng tất cả các thiosemicacbazon của dẫn xuất thế ở vị trí para của benzanđehit
đều có khả năng diệt vi trùng lao. Trong đó p-axetaminobenzandehit
thiosemicacbazon (thiaceton-TB1) được xem là thuốc chứa bệnh lao hiệu nghiệm
nhất hiện nay:
H3C

C

NH

CH N

O

NH C
S

NH2

(TB1)

Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyridin-3, 4-etylsunfobenzandehit
(TB3) và pyriđin-4 cũng đang được sử dụng trong y học chữa bệnh lao.
Thiosemicacbazon istatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát
trùng. Thiosemicacbazon của monoguanyl hidrazon có khả năng diệt khuẩn gam
dương…. 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. Phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazit có khả năng ức
chế sự phát triển của tế bào ung thư [35].
Các tác giả [13, 20] đã nghiên cứu và đưa ra kết luận cả phối tử và phức chất
Pd(II) với 2-benzoylpyriđin N(4)-phenylthiosemicacbazon và Pd(II), Pt(II) với
pyriđin 2 - cacbanđehitthiosemicacbazon đều có khả năng chống lại các dòng tế bào
ung thư như MCF-7, TK-10, UACC-60, trong số các phức chất đó thì phức của
Pd(II) với 2-benzoylpyriđin N(4)-phenylthiosemicacbazon có giá trị IC50 (nồng độ
ức chế tế bào phát triển một nửa) thấp nhất trong 3 dòng được chọn nghiên cứu..

8


Ở Việt Nam, các hướng nghiên cứu gần đây cũng tập trung nhiều vào việc thử
hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng với kim loại
chuyển tiếp như Cu, Mo, Ni, Pt, Pd…. [1, 4, 7, 10]. Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm
dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon salixylanđehit
(H2thsa), thiosemicacbazon istatin (H2this) và phức chất của chúng. Kết quả đều cho
thấy khả năng ức chế sự phát triển khối u của cả 2 phức chất Cu(Hthis)Cl và
Mo(Hthis)Cl đem thử các phức chất này đều giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng
số tế bào, từ đó làm giảm chỉ số phát triển của khối u. Khả năng ức chế tế bào ung
thư Sarcomar TG180 trên chuột trắng Swiss của Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của
Mo(Hthis)Cl là 36,8%.
Tiếp sau đó, các tác giả [4] đã tổng hợp các phối tử và phức chất của Pd (II)
với một số thiosemicacbazon và dẫn xuất thiosemicacbazon. Kết quả cho thấy các

phức chất của Pd(II) với thiosemicacbazon benzanđehit (Hthbz), 4-metyl
thiosemicacbazon benzanđehit (Hmthbz), 4-phenyl thiosemicacbazon benzanđehit
(Hpthbz), thiosemicacbazon pyruvic (H2thpy), 4-metyl thiosemicacbazon pyruvic
(H2mthpy), 4-phenyl thiosemicacbazon pyruvic (H2pthpy). Bước đầu đã thử hoạt
tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số phối tử và phức chất trên 7 chủng vi
khuẩn thuộc cả hai loại gram (+) và gram (-). Kết quả cho thấy phức chất
Pd(mthpy)NH3 có khả năng diệt khuẩn đối với một số chủng vi khuẩn đem thử. Hơn
nữa, tiếp nối đề tài nghiên cứu, phức chất của Cu(II) và Zn(II) với
thiosemicacbazon benzađehit và dẫn xuất thế N(4)- phenyl của nó đã được tổng
hợp thành công và kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm cho thấy phức
chất có khả năng kháng vi sinh vật đem thử tốt hơn so với phối tử và ion kim loại tự
do. Trong đó có phức chất của Cu(pthbz)2 có khả năng kháng được 3/7 chủng khuẩn
và nấm đem thử với chỉ số IC50 và MIC khá nhỏ.
Đặc biệt tác giả [10] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức
chất giữa Co(II), Ni(II), Cu(II) với các thiosemicacbazon trong đó phần đóng góp
của hợp chất cacbonyl có nguồn gốc tự nhiên như octanal, campho, xitronenlal,
mentonua. Trong số các phối tử và phức chất nghiên cứu hoạt tính sinh học thì phức

9


của Cu(II) với các phối tử thiosemicacbazon xitronenlal và thiosemicacbazon
menton đều có khả năng ức chế trên cả hai dòng tế bào ung thư gan và phổi.
Bên cạnh đó, một số thiosemicacbazon còn 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 2-axetylpyriđin với N(4)-metylthiosemicacbazon,N(4)-phenylthiosemicacbazon
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%. Nói chung, sự ức chế ăn mòn tăng lên
theo nồng độ các thiosemicacbazon [15, 24, 26].
Ngoài khả năng tạo phức tốt, các thiosemicacbazon còn có nhiều ứng dụng

trong lĩnh vực phân tích cũng như xác định hàm lượng của nhiều kim loại khác
nhau. R.Murthy đã sử dụng thiosemicacbazon o-hiđroxi axetophenon trong việc xác
định làm lượng Pd bằng phương pháp trắc quang. Với phương pháp này có thể xác
định hàm lượng Pd trong khoảng nồng độ 0,042-10,6g/l [37].
1.4. Giới thiệu về cacben
1.4.1. Định nghĩa cacben
Hợp chất cacben bao gồm các nguyên tử cacbon với sáu electron hóa trị.
Công thức chung là R- (C:) - R' hoặc R = C:
Cacben có thể tồn tại ở trạng thái singlet hoặc triplet [31]. Hai electron
không liên kết trong cacben singlet chiếm quỹ đạo σ với hướng spin song song
và quỹ đạo pπ trống. Ngược lại, cả obitan σ và pπ trong trạng thái triplet bị
chiếm bởi hai electron không liên kết với hướng quay spin song song [29].

Hình 1.10: Cấu trúc điện tử của cacben.

10


Cacben đã từng được biết đến như những chất trung gian phản ứng rất
mạnh cho tới khi Arduengo và các cộng sự đã tổng hợp và điều chế ra hợp chất
cacben đầu tiên là N-heteroxyclic cacben (NHC) vào năm 1991 [11]

Hình 1.11: Sơ đồ tổng hợp N-heteroxyclic cacben
1.4.2. Phân loại và điều chế
N- cacben dị vòng là một loại cacben singlet có cacbon cacben được kết hợp
với một bộ khung có chứa nguyên tố nitơ. Có ba loại N - cacben dị vòng chính , đó
là benzimidazolin-2-yliden, imidazolin-2-yliden và imidazolidin-2-yliden

Hình 1.12: Ba loại N-cacben dị vòng chính
N-cacben dị vòng được biết đến là phối tử σ cho mạnh mẽ, trong đó khả

năng π nhận lại rất ít [32,35,36]. Chính vì vậy các nhà khoa học đã và đang dành
nhiều thời gian nghiên cứu về khả năng tạo phức của N-cacben dị vòng với một số
ion kim loại. Trong đó, hai phương pháp quan trọng để điều chế phức chất kim loại
với N-cacben dị vòng là phản ứng của muối azoli với một số kim loại thích hợp

11


[37,42] và phương pháp chuyển từ phức chất của bạc với N – cacben dị vòng
[38,39] (Hình 1.4).

Hình 1.13: Hai phương pháp điều chế phức hợp kim loại với N-cacben dị vòng
Các tính chất của N - cacben dị vòng có thể thay đổi bằng cách thay thế
nguyên tử N và các nguyên tử trong bộ khung tạo nên sự đa dạng trong hóa học
phức chất của cacben [21].
1.4.3. Cacben kim loại chuyển tiếp và phức chất của chúng
Cacben kim loại chuyển tiếp là một hợp chất hữu cơ mà trong hợp phần của
nó gồm kim loại chuyển tiếp và một phối tử cacben hóa trị II [34] (Hình 1.5).

Hình 1.14: Phức chất kim loại cacben đầu tiên (muối đỏ Chugaev)

12


Tác giả Mihai S. Viciu đã tổng hợp phức cacben [Pd(Ipr)Cl2]2 và nghiên cứu
khả năng xúc tác của nó trong các phản ứng của amin có aryl clorua và bromua. Kết
quả cho thấy phản ứng không bị ảnh hưởng bởi oxy và nước và vì vậy có thể thực
hiện phản ứng amin hóa trong không khí và trong các dung môi không pha
loãng[46].

Hình 1.15: Cấu trúc tia X của phức chất [Pd(Ipr)Cl2] 2
Tuy nhiên, trong một số trường hợp phối trí lại được thực hiện qua nguyên
tử N. Ví dụ, tác giả Bidyut kumar Rana đã tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của phức
chất Pd(II) của N-cacben dị vòng với phối tử Bazơ schiff. Kết quả nghiên cứu chỉ ra
rằng phức chất có cấu trúc vuông phẳng và tạo cầu phối trí thông qua các nguyên tử
N[18] (Hình 1.7).

13


Hình 1.16: Sơ đồ tổng hợp phức chất cacben Pd(II) với phối tử Bazo Schiff
1.4.4. Một số ứng dụng của cacben và phức của chúng
Hóa trị, cùng với phẫu thuật và xạ trị, là các phương pháp được sử dụng rộng
rãi trong quá trình điều trị ung thư. Sau khi được Rosenberg và cộng sự nghiên cứu
và phát hiện, cisplatin hoặc cis-diamminedichloroplatinum (II) (DDP) được coi là
bước ngoặt trong cuộc chiến với bệnh ung thư. Tuy nhiên, các phản ứng phụ
nghiêm trọng ảnh hưởng đến thận, thần kinh … phức tạp và đôi khi hạn chế các ứng
dụng của DDP. Trước đây chỉ có 3 loại thuốc chống ung thư từ Platin được chấp
nhận trên toàn thế giới

14


Hình 1.17 : Cấu tạo ba loại thuốc ngừa ung thư từ Pt được sử dụng trên toàn
thế giới.
Tuy nhiên, cho đến ngày hôm nay, không có thuốc chống ung thư không chứa
Pt nào đã thành công trong suốt quá trình phát triển lâm sàng.
Để khắc phục những hạn chế của thuốc đem lại điều trị ung thư, các nhà
khoa học đã và đang nghiên cứu chế tạo các loại thuốc chữa bệnh ung thư nhằm hạn
chế tối đa những tác dụng phụ mà thuốc đem lại. Một trong những phức chất được

quan tâm, nghiên cứu là phức chất của cacben với các kim loại chuyển tiếp. Sự
quan tâm nghiên cứu này xuất phát từ hoạt tính sinh học của nó, đặc biệt là khả
năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Là thuốc chống ung thư tiềm năng,
phức chất cacben kim loại trở nên phổ biến gần đây và đang phát triển rất nhanh ở
tất cả các lĩnh vực nghiên cứu. Khả năng chống di căn của phức chất mono NHC và
bis – NHC cacben của Pd (II) đã được Panda và Ghosh và các cộng sự công bố trên
“The Royal Society of Chemistry 2012”

Hình 1.18 : Cấu tạo của phức chất mono – NHC (1) và phức bis – NHC (2)
Trong đó, Pd (II) – bis – NHC là một chất ức chế hiệu quả sự gia tăng các tế
bào ung thư tăng gấp 2- 20 lần so với DDP. Tất cả các công bố liên quan đến đặc
tính chống ung thư của phức chất cacben kim loại, kể cả các công bố quan trọng và

15


mới lạ trong hai năm qua - đã khẳng định giá trị của phức chất cacben kim loại. Với
mỗi một kim loại được nghiên cứu, một số phức chất cacben kim loại của chúng có
khả năng gây độc tế bào cao hơn cisplatin.
1.5. Các phƣơng pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc phối tử và phức chất
1.5.1. Phương pháp phổ khối lượng
Phương pháp phổ khối lượng 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,
cho phép xác định tương đối chính xác phân tử khối của hợp chất [2, 9].
Cơ sở của phương pháp là sự bắn phá các phân tử hợp chất hữu cơ trung hoà
bằng các phân tử mang năng lượng cao để biến chúng thành các ion phân tử mang
điện tích dương hoặc phá vỡ 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 e dùng khí trợ
giúp (PAESI)… Các phương pháp này đều có những ưu, nhược điểm riêng. Tuy
nhiên, trong số các phương pháp trên, phương pháp bụi electron là phù hợp nhất và
được sử dụng để nghiên cứu các phức chất của kim loại. Ưu điểm của phương pháp
này là năng lượng ion hoá thấp do đó 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 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.
Khi trong phức chất nghiên cứu chứa nguyên tử của các nguyên tố có nhiều
đồng vị thì pic ion phân tử sẽ tồn tại dưới dạng một cụm pic của các pic đồng vị.
Cường độ tương đối giữa các pic trong cụm pic đồng vị cho ta thông tin để xác nhận
thành phần phân tử của hợp chất nghiên cứu. Muốn vậy, người ta đưa ra công thức

16