Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc và khảo sát hoạt tính sinh học của phức chất kim loại chuyển tiếp với một số phối tử thiosemicacbazon

BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ
PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

1. Tên đề tài: Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và khảo sát hoạt tính sinh học của phức
chất kim loại chuyển tiếp với một số phối tử thiosemicacbazon.
2. Mã số: TN.18.09
3. Danh sách các cán bộ thực hiện đề tài:
TT

Học vị, họ và tên

Đơn vị công tác

Vai trò thực hiện đề tài
(Chủ nhiệm/Tham gia)

1

ThS. Phạm Thị Ngọc Oanh

Khoa Hóa học,

Chủ nhiệm

Trường ĐHKHTN
2

PGS. TS. Nguyễn Hùng Huy

Khoa Hóa học,
Trường ĐHKHTN

Tham gia

4. Đơn vị chủ trì thực hiện: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
5. Thời gian thực hiện:
5.1. Theo hợp đồng:
từ tháng 06 năm 2018 đến tháng 06 năm 2019
5.2. Gia hạn (nếu có):
đến tháng….. năm…..
5.3. Thực hiện thực tế:
từ tháng 06 năm 2018 đến tháng 06 năm 2019
6. Tổng kinh phí đƣợc phê duyệt của đề tài: 25 triệu đồng.
7. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu: thay đổi người tham gia thực hiện:
PGS. TS. Nguyễn Hùng Huy được thay cho TS. Phạm Chiến Thắng.
PHẦN II. TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Đặt vấn đề
Những năm gần đây, phức chất của thiosemicabazon đang được nhiều nhà nghiên
cứu quan tâm. Việc nghiên cứu phức chất của kim loại chuyển tiếp với các phối tử
hữu cơ, trong đó có thiosemicacbazon, ngày càng được chú ý và có nhiều ứng dụng
thực tế trong nhiều lĩnh vực như hóa học, sinh học, y học,… Hiện nay, các nhà khoa
học nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc tổng hợp mới các thiosemicacbazon, dẫn
xuất của thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các ion kim loại, nghiên cứu
cấu tạo của các phức chất sản phẩm bằng các phương pháp khác nhau và khảo sát
hoạt tính sinh học của chúng.
Hóa học phức chất của phối tử thiosemicacbazon được tập trung nghiên cứu rất
nhiều ở trong và ngoài nước. Tuy nhiên, việc tổng hợp hệ các phối tử cịn thiếu tính
hệ thống, kết quả nghiên cứu sự tạo phức của thiosemicacbazon với hầu hết kim loại
chuyển tiếp vẫn còn rất thiếu. Thêm vào đó hoạt tính sinh học của những lớp hợp
chất này có triển vọng tốt nhưng lại chưa đc quan tâm nhiều [3,4]. Với mục đích phát
triển và tìm hiểu rộng thêm về các dẫn xuất của thiosemicacbazon mới, tơi hướng tới

lựa chọn các dẫn xuất ít được nghiên cứu hơn như:
1


- Thiosemicacbazon tạo thành giữa các hợp chất cacbonyl thông dụng như 2axetylpyridin, salixylandehit, benzandehit… với dẫn xuất thiosemicacbazit hai lần
thế, 4,4-điankylthiosemicacbazit.
- Thiosemicacbazon tạo thành giữa benzamiđoyl clorua với 4,4-điankylthiosemicacbazit.
- Thiosemicacbazon của hợp chất cacbonyl nguồn gốc tự nhiên như curcumin.
Đây đều là các hướng nghiên cứu mới và có rất ít nhóm nghiên cứu đang quan tâm
về vấn đề này.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu
- Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc của một số phối tử thiosemicacbazon bằng
phương pháp phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân.
- Nghiên cứu tổng hợp phức chất của kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon.
- Nghiên cứu thành phần, cấu tạo của các phức chất thu được bằng các phương pháp
hóa lí như phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp
cộng hưởng từ hạt nhân, phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.
- Khảo sát hoạt tính sinh học của phức chất.
Phạm vi
Phạm vi hướng nghiên cứu về thiosemicacbazon rất rộng vì từ một khung phối tử
ban đầu, tiến hành thay đổi các nhóm thế, sử dụng các amin khác nhau như amin
kháng sinh, amin có hoạt tính sinh học mạnh trong các cây dược liệu hoặc thay bằng
các axit amin, các peptit nhỏ…là có thể thu được những phối tử có hoạt tính sinh học
quý giá. Từ một phối tử tổng hợp được như vậy, tiến hành nghiên cứu tạo phức với các
kim loại chuyển tiếp d dãy thứ nhất, thứ hai, thứ ba, các nguyên tố đất hiếm…, tìm
điều kiện tạo phức ở các nhiệt độ, dung môi, xúc tác… khác nhau. Tất cả những nghiên
cứu ấy sẽ làm cơ sở để lựa chọn những hoạt chất tốt nhất ứng dụng vào sản xuất thuốc
chữa bệnh [2].
3. Tổng quan tài liệu

3.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon
Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, nóng chảy ở 181 – 183oC [1]

Khi phân tử thiosemicacbazit hay sản phẩm thế của nó ngưng tụ với các hợp chất
cacbonyl (xeton hoặc anđehit) sẽ tạo thành các hợp chất thiosemicacbazon.
Thiosemicacbazon có cơng thức chung ở dạng [5]:

2


Hai proton ở vị trí N(4) của thiosemicacbazon có thể bị thay thế bởi các nhóm thế
khác nhau và có cơng thức ở dạng sau:

Trong đó: R1, R2: H, ankyl, aryl hoặc là dị vòng
R3, R4: H, ankyl, dị vòng hoặc là cả R3, R4 tạo thành một vòng
Khả năng hoạt động và hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon nằm ở các nhóm
chức và các nhóm thế của nó [1,8]. Ở trạng thái rắn, thiosemicacbazon tồn tại ở dạng
thion, nhưng khi tạo phức hầu hết chúng bị thiol hóa bởi ở dạng này chúng tạo phức
chất bền nhiệt động hơn ở dạng thion.

Thông thường, khi liên kết với nguyên tử kim loại trong phức chất, các phối trí
được thực hiện qua nguyên tử S và các nguyên tử 1N trong nhóm hidrazin, tạo thành
các vịng chelat năm cạnh [8].

Thiosemicacbazon là một phối tử linh động, nó có dạng trung hịa (HnL) và dạng
anion (Ln-). Vì vậy khi hình thành liên kết phối trí của thiosemicacbazon với nguyên
tử kim loại thường kèm theo sự tách loại H+, chính điều này đã giải thích cho đặc tính
axit của phối tử.

3.2. Khả năng tạo phức của kim loại chuyển tiếp (Ni(II), Cu(II), Zn(II)) với thiosemicacbazon

Kim loại chuyển tiếp có phân lớp d đang được điền dần các electron (ở đây chỉ xét
các nguyên tố phân nhóm d), chúng có nhiều trạng thái oxi hóa và có các trạng thái
3


oxi hóa cao, dễ tham gia hình thành liên kết cộng hóa trị với các nguyên tố khác bằng
cách góp chung electron hoặc nhận các cặp electron để tạo cấu hình bền vững; đơi
khi cịn có các trường hợp cho đi cặp electron hoặc nhận các cặp electron làm tăng độ
bền trong hợp chất. Chính vì thế chúng có khả năng dễ dàng tham gia vào các hợp
chất phức bền vững với các phối tử hữu cơ [5,6]. Mặt khác, khả năng tạo phức của
các kim loại chuyển tiếp còn phụ thuộc vào kích thước và điện tích của ion ngun tố
đó. Khi ion có kích thước càng nhỏ, điện tích càng lớn thì khả năng tạo phức của các
ngun tố càng mạnh. Các ion kim loại chuyển tiếp thường thỏa mãn điều kiện này.
Bằng việc nghiên cứu sâu làm sáng tỏ cơ chế tác dụng sinh học của
thiosemicacbazon người ta đã tổng hợp các phức chất của chúng với kim loại chuyển
tiếp và thử hoạt tính sinh học của các phức chất tổng hợp được. Người ta thấy, chúng
luôn thể hiện dung lượng phối trí cực đại và hầu hết ở dạng thiol. Khi khơng có các
trung tâm phối trí thêm (hình thành ở các nhóm thế) thì thiosemicacbazon thường là
những phối tử hai càng, phối trí qua trung tâm S và N của nhóm hidrazin [9].

Khi đưa thêm các nguyên tử có khả năng tạo thêm liên kết phối trí ở nhóm thế, ví dụ
như đưa thêm dị vịng pyridin, thì lúc này các thiosemicacbazon thể hiện là phối tử 3
càng, 4 càng, thậm chí 5 càng như 2,6-diaxetylpyridi bis (thiosemicacbazon)…Các liên
kết phối trí khơng chỉ hình thành qua các trung tâm phối trí S, trung tâm phối trí N của
nhóm hidrazin mà cịn có sự tham gia của trung tâm phối trí mới (D) [7].

4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp phổ hồng ngoại IR: Bằng cách so sánh phổ thực nghiệm với phổ
chuẩn của một số hợp chất hay bảng thống kê tần số dao động của các nhóm nguyên tử,
ta có thể nhận biết sự có mặt hay khơng của một nhóm chức nào đó ở chất nghiên cứu.

- Phương pháp phổ cộng hưởng từ 1H-NMR: Các độ chuyển dịch hóa học của
proton và các hạt nhân khác trong các “môi trường hóa học” khác nhau được tập hợp
thành bảng trong các tài liệu tra cứu. Bằng cách sử dụng nguồn tài liệu này, kết hợp
thêm một số tương quan kinh nghiệm khác, ta có thể rút ra nhiều kết luận quan trọng
về cấu tạo phân tử và nhiều thông tin hữu ích khác.
4


- Phương pháp phổ khối lượng ESI-MS: là phương pháp ion hóa phổ biến dùng
cho nghiên cứu phức chất và phù hợp với các hợp chất kém bay hơi.
- Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể: từ các thơng tin về vị trí và cường độ
của tia nhiễu xạ và bằng các tính tốn tốn học ta có thể xác định vị trí của từng
ngun tử có trong một ơ mạng cơ sở, từ đó xây dựng được cấu trúc phân tử của chất
cần nghiên cứu.
5. Nội dung và kết quả nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
5.1. Tổng hợp các phối tử N-pyrrolidinylthiosemicacbazit (PTC) và Nazepinylthiosemicacbazit (ATC)
Cho vào bình cầu 8,5g cacboxyl metyl N-pyrrolidinyl dithiocacbamat hoặc 9,6g
cacboxyl metyl N-azepinyl dithiocacbamat cùng với 10ml hydrazin hydrat 80% và
1,5ml H2O, khuấy hòa tan hết chất rắn rồi đun hồi lưu dung dịch. Sau 3 tiếng, tinh thể
không màu tách ra khỏi dung dịch, kết thúc phản ứng. Tinh thể được lọc, rửa sạch
bằng nước cất và etanol lạnh sau đó làm khơ ở nhiệt độ phịng, thu được Npyrrolidinylthiosemicacbazit (PTC) hoặc N-azepinylthiosemicacbazit (ATC) với hiệu
suất khoảng 40-50%.
Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất thiosemicacbazit:

Hình 1: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất thiosemicacbazit PTC

Hình 2: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất thiosemicacbazit ATC
5.2. Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon từ dẫn xuất PTC

Hình 3: Sơ đồ tổng hợp phối tử thiosemicacbazon từ dẫn xuất PTC
Cho vào bình cầu 10ml nước cất đun nóng, 1 giọt axit clohidric đặc và 2,5 mmol
PTC khuấy cho đến khi chất rắn tan khoảng 70%. Thêm vào bình cầu 2,75 - 3 mmol
benzandehit (lấy dư 15 - 20%). Khuấy và đun hồi lưu hỗn hợp phản ứng trong 1
5


tiếng. Kết thúc phản ứng, để nguội rồi tiến hành lọc rửa kết tủa bằng nước cất và
dung môi etanol, làm khô ở nhiệt độ thường thu được sản phẩm là phối tử HL1 có
màu vàng, hiệu suất 90%.
5.3. Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon từ dẫn xuất ATC
Cho vào bình cầu 2,75 - 3 mmol 2-axetylpyridin (lấy dư 15-20%). Thêm vào bình
cầu 5ml etanol, lắc cho tan hồn tồn. Thêm tiếp 2.5 mmol dẫn xuất ATC vào bình
cầu, sau đó thêm vài giọt axit axetic làm xúc tác. Khuấy tới khi các chất tan hoàn
toàn và đun hồi lưu trong 3-4 giờ xuất hiện kết tủa trong hỗn hợp phản ứng. Khuấy
đuổi dung môi ở 50°C. Tiến hành lọc, rửa với nước cất và etanol, làm khô sản phẩm
ở nhiệt độ thường. Sản phẩm thu được là phối tử HL2 có màu vàng, hiệu suất 70%.

5.4. Tổng hợp phức chất của phối tử HL1

Hình 4: Sơ đồ tổng hợp phức chất của HL1 với Ni(II), Cu(II), Zn(II)
Hịa tan hồn tồn 0,05 mmol muối M(CH3COO)2.nH2O (với M = Ni, Cu, Zn)
trong 3ml dung môi metanol ở 40-50°C trên máy khuấy từ. Thêm từ từ 0,1mmol phối
tử HL1 (tỷ lệ kim loại : phối tử = 1:2), đồng thời khuấy đều tới khi tan hết phối tử.
Sau vài phút, các phức chất kết tủa và tách ra khỏi dung dịch. Tiếp tục khuấy dung
dịch trong 1 giờ ở nhiệt độ thường để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc rửa phức chất
với metanol lạnh rồi làm khơ trong bình hút ẩm. Tiến hành kết tinh lại phức chất với
hệ dung mơi thích hợp. Kết quả thu được các vi tinh thể phức chất [
đen,

màu nâu và [

] là màu nâu

] màu vàng.

5.5. Tổng hợp phức chất của phối tử HL2
Hịa tan hồn tồn 0,1mmol muối Ni(CH3COO)2.4H2O trong 3ml dung mơi
metanol ở 40-50°C trên máy khuấy từ. Thêm từ từ 0,2mmol phối tử HL2 (tỷ lệ kim
loại : phối tử = 1 : 2), đồng thời khuấy đều tới khi tan hết phối tử. Sau vài phút, các
phức chất kết tủa và tách ra khỏi dung dịch. Tiếp tục khuấy dung dịch trong 1 giờ ở
6


nhiệt độ thường để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc rửa phức chất với metanol lạnh
rồi làm khô trong bình hút ẩm. Tiến hành kết tinh lại phức chất với hệ dung mơi thích
hợp. Kết quả thu được tinh thể phức chất [

] màu nâu đen.

Hình 5: Sơ đồ tổng hợp phức chất của HL2 với Ni(II)
Kết quả nghiên cứu
5.6. Nghiên cứu phối tử HL1 và phức chất các ion kim loại Ni(II), Cu(II), Zn(II)
5.6.1. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của phối tử HL1 và phức chất của nó với Ni(II) được đưa ra trên
Hình 6, 7 và các dải hấp thụ đặc trưng được liệt kê trong Bảng 1.
Bảng 1: Các dải hấp thụ đặc trưng của phối tử HL1 và phức chất
Dài hấp thụ

Hợp

chất
1

HL

[

]

(NH)

 (C-H)

 ( N=C)

 (CNN)

 (NN)

 (S=C)/(C-S)

3221

2968/2864

1558

1439

1070

1342/876

-

2949/2857

1441

1389

1055

750

-

2953/2868

1491

1391

1052

748

-

2963/2870

1485

1396

1032

750

1

Phổ hồng ngoại của phối tử HL1 xuất hiện dải dao động mạnh ở 3221 cm-1, đặc
trưng cho dao động hóa trị của nhóm NH. Tuy nhiên, trong phổ của các phức chất,
dải này khơng xuất hiện, chứng tỏ proton trong nhóm NH bị tách loại.
Mặt khác, trong phổ IR của phối tử khơng thấy có sự xuất hiện của dải hấp thụ ở
2600 – 2500 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết S-H, mà có dải dao
động tại 1342 cm-1 và 876 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=S,
chứng tỏ phối tử tồn tại ở trạng thái thion. Trên phổ IR của phức chất chỉ xuất hiện
dải hấp thụ ở 750 cm-1 đặc trưng cho liên kết C-S. Sự thay đổi này được giải thích là
do sự thiol hóa phần khung thiosemicacbazon và S đã tham gia liên kết với kim loại
M.
Trên phổ của phối tử tự do có một dải hấp thụ mạnh tại 1558 cm-1, trong phức chất
thì dải này chuyển dịch về phía sóng thấp hơn 1440 – 1490 cm-1. Đây là dải hấp thụ
7


đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=1N, chứng tỏ 1N đã liên kết phối trí với
kim loại, dẫn đến mật độ electron trên liên kết C=1N bị giảm, kèm theo sự giảm độ
bội liên kết và làm giảm số sóng của dải hấp thụ đặc trưng. Một bằng chứng khác cho
thấy liên kết phối trí được thực hiện qua 1N là dao động hóa trị của liên kết CNN và

NN có sự dịch chuyển về số sóng thấp hơn. Cụ thể, trong phổ của phối tử tự do, dao
động hóa trị của liên kết CNN ở 1438 cm-1 và 1070 cm-1 tương ứng, nhưng khi đi vào
phức thì các dải này ở 1388 – 1398 cm-1 và 1040 – 1050 cm-1 tương ứng.

Hình 6: Phổ hồng ngoại của phối tử HL1

Hình 7: Phổ hồng ngoại của phức chất

8


Kết luận: Từ phổ IR của phức chất ta có thể dự đoán, trong phức chất các kim loại
liên kết với phối tử thông qua 2 nguyên tử N và S và tách ra một proton.
5.6.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ 1H-NMR (trong dung môi CDCl3)
Phức chất của Ni(II) và Zn(II) với phối tử HL1 là những phức chất nghịch từ nên
được nghiên cứu bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H. Các tín hiệu cộng
hưởng trên phổ 1H-NMR của phối tử và các phức chất được quy gán trong Bảng 2.
Trong phổ của phối tử, tín hiệu cộng hưởng ở 9.22 ppm là tín hiệu cộng hưởng đặc
trưng cho nhóm 2NH, nhưng ở phổ của phức chất thì tín hiệu này bị mất đi. Điều này
một lần nữa chứng tỏ ở dạng phối tử tự do HL1 tồn tại ở dạng thion; khi đi vào phức
chất thì bị thiol hóa, liên kết với ngun tử kim loại và tách ra một proton.
Quá trình tạo phức chất làm thay đổi đáng kể các tín hiệu cộng hưởng ở vịng
phenyl, đặc biệt là tín hiệu proton ở vị trí ortho. Tín hiệu này bị dịch chuyển về vùng
trường thấp 0.5 ppm trong phức chất Ni(II) và 0.7 ppm trong phức chất Zn(II). Phổ
1
H-NMR của Zn(II), các tín hiệu proton có độ phân giải tốt hơn so với phổ Ni(II).
Tuy nhiên, các tín hiệu ở nhóm pyrrolidinyl lại có độ phân dải kém. Cụ thể là tín hiệu
NCH2 là hai singlet từ 3.92 – 3.77 ppm. Điều này được giải thích bởi sự quay hạn chế
quanh liên kết SC-NC4H8, dẫn đến hai nhóm N-CH2 khơng tương đương nhau và làm
giảm độ phân giải của chúng.

Kết luận: Dựa vào phổ IR và 1H-NMR có thể thấy khi tạo phức chất, phối tử HL1
liên kết với ion kim loại thông qua hai nguyên tử 1N và S, một proton được tách ra.
Bảng 2: Quy kết các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của phối tử HL1 và phức chất
Vị trí (ppm)

Quy kết
2

1

HL

NH
CH
C và 8C

7,40 (s, 1H)
8,07 (d,2H,J=5 Hz)

C, 7C, 6C

7,37 (t, 3H, J=5 Hz)

7,36 (t,3H,J=5 Hz)

C và a’C
b
C và b’C

3,96 (m, 4H)

1,95 (m, 4H)

3,61 (m, 4H)
1,98 (m, 4H)

4

Vòng

Vòng
pyrrolidinyl

]

9,22 (s, 1H)
7,58 (s, 1H)
7,57 (d, 2H, J=5 Hz)

1

phenyl

[

5

a

[

]

7,37 (s, 1H)
8,27 (d,2H,J=10 Hz)
7,42 (t,2H,J=5 Hz)
7,37 (t,1H,J=5 Hz)
3,92 (s,2H); 3,77 (s,2H)
2,02 (m, 4H)

Công thức dự kiến của hai phức chất là

[

]

[

]
9


Hình 8: Phổ 1H-NMR của phối tử HL1

Hình 9: Phổ 1H-NMR của phức chất [
5.6.3. Nghiên cứu phức chất [

]

] bằng phương pháp phổ khối lượng ESI-MS

Trên phổ ESI-MS của phức chất [

] xuất hiện hai pic có thể quy gán:

- Pic m/z = 523.32 là pic có cường độ mạnh nhất, có thể quy gán cho ion phân tử
[NiL12 + H]+ tạo thành khi phân tử phối tử bị proton hóa. Vậy, phân tử khối của phức
chất với đồng vị 58Ni là 522, đúng với khối lượng phân tử dự đốn.
- Pic m/z = 452.22 có thể quy gán cho ion mảnh [NiL12 + H – HNC4H8]+. Ion này
tạo thành do mảnh m/z bằng 523.32 bị mất đi một phân tử trung hòa là HNC4H8.

10


Hình 10. Phổ khối lượng ESI-MS của phức chất [
5.6.4. Nghiên cứu phức chất [
Tinh thể phức chất [

]

] bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể

] thu đuợc bằng cách kết tinh lại trong CH3Cl/CH3OH.

Tinh thể có màu vàng, kích thuớc 0,17x0,15x0,10 mm, kết tinh ở hệ tính thể trực thoi
với các thơng số mạng a = 11,3899Å, b = 7,4608Å, c = 27,3326Å; α = β = γ = 900.
Kết quả giải và tối ưu hóa cấu trúc dựa trên dữ kiện của 2873 phản xạ độc lập cho
phép xác định cấu trúc phân tử của phức chất một cách chính xác, đồng thời xác nhận
các kết quả thu được từ các phương pháp phổ khác.

Hình 11: Cấu trúc phân tử của phức chất [

]

Kết quả phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X đơn tinh thể cho thấy [

] là

phức vuông phẳng. Trong phân tử, mỗi phối tử chiếm 2 vị trí trong cầu phối trí, liên
11


kết với Ni(II) qua hai nguyên tử N và S, từ đó hình thành hình vng khá phẳng, thể
hiện rõ ràng ở góc N1 – Ni – N1’ và S1 – Ni – S1’ đều bằng 180o. Kết quả này hoàn
toàn phù hợp với các dữ liệu trong phổ IR của phức chất Độ dài của các liên kết giữa
C và N trong vòng chelat gần bằng nhau và nằm giữa độ dài trung bình của liên kết
đơi C=N (1.30 Å) và liên kết đơn C-N (1.47 Å), chứng tỏ có sự giải tỏa electron π,
đồng thời khẳng định khung thiosemicacbazon bị thiol trong quá trình tạo phức. Sự
giải tỏa electron π làm bền thêm hệ phức chất nhưng lại làm yếu đi liên kết C2 – N1,
giải thích vì sao dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của các liên kết CN
chuyển dịch về phía sóng dài trong phổ IR.
5.7. Nghiên cứu phối tử HL2 và phức chất với ion kim loại Ni(II)
5.7.1. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại của phối tử HL2 và phức chất của nó với kim loại Ni(II) được
đưa ra trên các Hình 12 và 13. Các dải hấp thụ đặc trưng được liệt kê trong Bảng 3.
Trên phổ hồng ngoại của phối tử khơng có pic đặc trưng cho nhóm NH một cách rõ
ràng (3300 - 3200cm-1), đồng thời khơng có sự xuất hiện của pic thuộc dải 2700 –
2500cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm S-H. Do đó, có thể suy đốn
ngun tử H khá linh động, nó khơng chỉ định cư tại 2N mà có thể chia sẻ với các
nguyên tử khác tạo nên các cân bằng tautome khác nhau. Dải dao động hóa trị của
C=N trong phối tử tự do xuất hiện ở 1618cm-1 và bị dịch chuyển về vùng sóng dài

khoảng 1591cm-1 trong phức chất, chứng tỏ 1N có tham gia vào liên kết tạo phức.
Kết luận: Trong phức chất, nguyên tử kim loại liên kết với phối tử thông qua các
nguyên tử 1N, S và N của vòng pyridin, đồng thời một proton bị tách ra.
Bảng 3: Các dải hấp thụ đặc trưng của phối tử HL2 và phức chất
Dải hấp thụ (cm-1)

Hợp chất
2

HL

[

]

ʋ(NH)

ʋ(1N=C)

ʋ(CNN)

ʋ(NN)

-

`1618.28

1450.47

1087.85

-

1591.27

1409.96

1083.99

Hình 12: Phổ IR của phối tử HL2
12


Hình 13: Phổ hồng ngoại của phức chất [

]

5.7.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ 1H-NMR
Phức chất của phối tử HL2 với Ni(II) được nghiên cứu bằng phương pháp 1HNMR và đưa ra trong các hình 14 và 15.
Phổ 1H-NMR của phối tử HL2 trong dung môi DMSO - d6 khá phức tạp cho thấy
có 3 dạng cấu dạng khác nhau. Tín hiệu NH xuất hiện ở 3 vị trí khác nhau là 15.4
ppm, 14.6 ppm và 9.5 ppm có tổng tích phân là 1H; các tín hiệu proton thơm xuất
hiện ở vùng 7 – 9 ppm có tổng giá trị tích phân là 4. Ba tín hiệu singlet ở vùng 4.0
ppm quy gán cho proton N-CH2; các tín hiệu của nhóm azometin – CH3 và các CH2
thuộc vịng azepinyl trong vùng trường mạnh (1.5 – 3 ppm).
Hiện nay, chúng tơi vẫn chưa giải thích được tại sao phối tử HL2 lại có nhiều cấu
dạng như vậy. Tuy nhiên với các tỉ lệ tích phân NH : Hthơm : NCH2 : CH3 : CH2 phù
hợp là 1:4:4:3:8 thì hồn tồn có thể loại trừ khả năng phối tử này có lẫn tạp chất.
Các tín hiệu trên phổ 1H-NMR của phức chất [

] đều rất tù và ở các vị trí

khác nhiều so với phối tử. Đây là một đặc trưng của các phức chất bát diện, thuận
từ của Ni(II).

Hình 14: Phổ 1H-NMR của phối tử HL2

Hình 15: Phổ 1H-NMR của phức chất [

]

Do vậy, chúng tơi có dự đốn phức chất [
] có cấu trúc bát diện (do tạo phức
với 2 phối tử HL2) và cấu trúc của nó được dự đoán như sau:
13


Hình 16: Cấu trúc của phức chất [
5.7.3. Nghiên cứu phức chất [

]

] bằng phương pháp phổ khối lượng ESI-MS

Hình 17: Phổ khối lượng ESI-MS của phức chất [

]

Trên phổ ESI-MS xuất hiện pic m/z = 609.34 cường độ mạnh nhất được quy gán
cho ion phân tử [NiL52 +H]+ tạo thành khi phức chất bị proton hóa. Vậy phân tử khối

là 608, đúng với cơng thức phân tử dự đốn là [

].

6. Đánh giá về kết quả nghiên cứu đạt đƣợc
a. Đã tổng hợp được hai phối tử benzandehit 4-pyrrolidinyl thiosemicacbazon, 2acetylpyridin 4-azepinyl thiosemicacbazon. Kết quả nghiên cứu phối tử bằng
14


phương pháp hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân cho thấy phản ứng ngưng tụ giữa
nhóm NH2 của dẫn xuất 4-pyrrolidinyl thiosemicacbazit và 4-azepinyl
thiosemicacbazit với các xeton, andehit đã xảy ra hồn tồn. Phối tử thu được có độ
tinh khiết cao đủ để nghiên cứu tiếp theo.
b. Đã tổng hợp được 4 phức chất tương ứng với 2 phối tử trên với các kim loại
chuyển tiếp Ni(II), Cu(II), Zn(II).
c. Đã nghiên cứu các phức chất trên bằng phương pháp phổ hồng ngoại, phổ cộng
hưởng từ hạt nhân proton, phương pháp phổ khối lượng ESI-MS và phương pháp
nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Nhận thấy các kết quả có tính thống nhất tương đối cao
về cấu tạo và thành phần của các phức chất. Phối tử liên kết với các kim loại theo
kiểu vịng chelat thơng qua các ngun tử S, 1N và N đối với phối tử 2-acetylpyridin
4-azepinyl thiosemicacbazon. Phức chất Ni(II), Zn(II) với HL1 có cấu trúc vng
phẳng và có thành phần hóa học là [
bát diện với thành phần hóa học là [

], cịn phức chất Ni(II) với HL2 có cấu trúc
].

7. Kết luận và kiến nghị
Sau một năm thực hiện, đề tài đã hoàn thành nội dung đăng ký trong thuyết minh
đề tài đã được Trường đại học Khoa học Tự nhiên phê duyệt; các sản phẩm của đề tài

đều đạt chỉ tiêu đăng ký. Cụ thể như sau:
Về nội dung khoa học:
- Tổng hợp thành công một số phối tử thiosemicacbazon từ các dẫn xuất
thiosemicacbazit.
- Tổng hợp phức chất của các kim loại chuyển tiếp với một số phối tử thiosemicacbazon.
- Nghiên cứu thành phần, cấu tạo của các phức chất thu được bằng các phương pháp
hóa lí như phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp
cộng hưởng từ hạt nhân, phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.
Về sản phẩm khoa học, công nghệ:
Đã gửi đăng và được chấp nhận đăng một bài báo khoa học trên Tạp chí Hóa học
trong Hội thảo Khoa học và Cơng nghệ Hóa Vơ cơ.
Về kinh phí:
Đề tài đã sử dụng kinh phí hợp lý, bám sát các mục chi tiêu đúng theo kế hoạch
trong thuyết minh đề tài được phê duyệt.
8. Tài liệu tham khảo
Tiếng Việt
1. Nguyễn Tuấn Anh (2013), Nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp
với thiosemicacbazon 2-axetylthiophen, Luận văn thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học
Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.

15


2. Lê Cảnh Định (2011), Phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử Benzamiđin, Luận
văn thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Tiếng Anh
3. Ana S. Mena Barreto Bastos, Antonio F. de Carvalho Alcantara. Structural
analyses of 4-benzoylpyridine thiosemicarbazone using NMR techniques and
theoretical calculations, Tetrahedron, 2005, 61, 7045-7053.
4. El-Asm A. A., Morsi M. A., and EI - Shafei A.A. Cobalt(II), nickel(II), copper(II),

zinc(II) and uranyl(VI) complexes of acetylacetone bis(4-phenylthiosemicarbazones),
Transition Metal Chemistry, 2005, 11, 494-496.
5. Marthakutty Joseph, Mini Kuriakose, M.R. Prathapachandra Kurup. Structural,
antimicrobial and spectral studies of copper(II) complexes of 2-benzoyl pyridine
N(4)-phenylthiosemicarbazones, Polyhedron, 2006,25, 61-70.
6. G.M. Sheldrick. Acta Crystallography, 2015,A71, 3-8.
7. O. V. Dolomanov, L. J. Bourhis, R. J. Gildea, J. A. K. Howard, H. Puschmann,
Journal of Application Crystallography, 2009, 42, 339-341.
8. W. Massa,Crystal structure determination, Springer, 2002.
9. Thi Bao Yen Nguyen, Chien Thang Pham, Thi Nguyet Trieu, Ulrich Abram, Hung
Huy Nguyen, Syntheses, Structures and Biological Evaluation of some Transition
Metal Complexes with a Tetradentate Benzamidine/Thiosemicarbazone Ligand,
Polyhedron, 2015.
9. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
Tiếng Việt
Đã tổng hợp được hai phối tử của thiosemicacbazon, cụ thể là:
 benzandehit 4-pyrrolidinyl thiosemicacbazon HL1
 2-axetylpyridin 4-azepinylthiosemicacbazon HL2
Các phối tử được tổng hợp bằng cách ngưng tụ các dẫn xuất của thiosemicacbazit
với hợp chất cacbonyl. Kết quả nghiên cứu phối tử bằng phương pháp hồng ngoại,
cộng hưởng từ hạt nhân cho thấy phản ứng ngưng tụ giữa nhóm NH2 của dẫn xuất 4pyrrolidinyl thiosemicacbazit và 4- azepinyl thiosemicacbazit với các xeton, andehit
đã xảy ra hoàn toàn. Phối tử thu được có độ tinh khiết cao đủ để nghiên cứu tiếp theo.
Đã tổng hợp được 4 phức chất tương ứng với 2 phối tử trên với các kim loại
chuyển tiếp Ni(II), Cu(II), Zn(II). Nghiên cứu các phức chất trên bằng phương pháp
phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton và phương pháp phổ khối lượng
ESI-MS, nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.Kết quả thu được có tính thống nhất cao và bổ
trợ cho nhau để dự đoán và xác định về thành phần cấu tạo. Phối tử liên kết với các
kim loại theo kiểu vòng chelat thông qua các nguyên tử S, 1N và N đối với phối tử 2axetylpyridin4-azepinyl thiosemicacbazon. Phức chất Ni(II), Zn(II) với HL1 có cấu
16

trúc vng phẳng và có thành phần hóa học là [
có cấu trúc bát diện với thành phần hóa học là [

], còn phức chất Ni(II) với HL2
].

Đã kết tinh được để xác định cấu trúc của một số phức chất bằng phương pháp
nhiễu xạ đơn tinh thể tia X nhằm thấy rõ cấu trúc không gian của sản phẩm. Đó là
các phức đa càng, phối tử liên kết với kim loại qua các nguyên tử S, một trong hai
nguyên tử N của hydrazin và N (với HL2) đối với phối tử có thêm trung tâm phối trí.
Các phức chất có thể ở dạng monome, dime hoặc trime với lập thể của đa phần ở
dạng vuông phẳng.
Tiếng Anh
Successfully synthesized two kinds of thiosemincarbazone ligands:
 benzandehit 4-pyrrolidinyl thiosemicacbazon HL1
 2-axetylpyridin 4-azepinyl thiosemicacbazon HL2
These complexes were obtained by the condensation of appropriate thiosemicarbazide
with an aldehyde or ketone.
Main results of this thesis are successful studies the chemical component and properties
of six complexes of Ni(II), Cu(II), Zn(II) with three ligands by IR, 1H-NMR, ESI-MS
spectroscopic methods. By using single crystal X ray diffraction method, molecular
structures of the compounds are determined. All complexes show square planar geometry
in which benzamindine ligand coordinate to center metal via S, N, N atoms.
The results were used effectively in determing complexes’ structure. Specific
structrure of complexes were determined through examining single crystal XRD of
crystallized complexes. Most of the obtained complexes are chelated in which. Central
metal ions coordinated through S atom, N atoms of hydrazin and N (HL2) when an
additional donor site is incorporated in ligands. Complexes can also exist as monomer,
dimer, trimer; the configuration of complexes mostly are square planar, square

piramidal.
PHẦN III. SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI

1. Các cơng trình khoa học đã công bố:

TT

Sản phẩm

Ghi địa chỉ và Đánh giá
cảm ơn sự tài
chung
Tình trạng
(Đạt,
trợ của
(Đã in/chấp nhận in,…)
khơng
ĐHQGHN /
đạt)
ĐHKHTN

1

Cơng trình cơng bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus

2

Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus

3

Bài báo trên các tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia
Phạm Thị Ngọc Oanh*, Nguyễn
Hùng Huy; Tổng hợp và nghiên

Đã cơng bố

Có

Đạt

17


cứu cấu trúc của phức chất
Ni(II), Cu(II) và Zn(II) với phối
tử benzandehit 4-pyrrolidinyl
thiosemicacbazon; Tạp chí Hóa
học, tập 56, số 6E2, tháng 122018, trang 176, Hội thảo Khoa
học và Công nghệ Hóa Vơ cơ.
4

Báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế

5

Báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc gia

2. Sản phẩm đào tạo:
TT

Họ và tên

Thời gian và kinh phí
tham gia đề tài
(số tháng/số tiền)

Cơng trình cơng bố liên quan
(Sản phẩm KHCN,
luận án, luận văn)

Đã bảo vệ

Tiến sỹ / Nghiên cứu sinh
Thạc sỹ / Học viên cao học
Cử nhân

3. Các sản phẩm khác
4. Tổng hợp các sản phẩm đăng ký và đã hoàn thành của đề tài:

STT

Số
lƣợng

Tự đánh
giá về số

đăng ký

đã hoàn
thành

lƣợng, chất
lƣợng

01

01

Tốt

Số lƣợng

Sản phẩm

1

Bài báo/báo cáo khoa học

2

Đào tạo/hỗ trợ đào tạo

3

Phương pháp, quy trình cơng nghệ, phần
mềm máy tính, bản vẽ thiết kế, sơđồ,
bản đồ, cơ sở dữ liệu, báo cáo phân
tích,...

4

Sản phẩm cơng nghệ (model, maket, vật
liệu, thiết bị, máy móc)

5

Kết quả khác hoặc minh chứng áp dụng

PHẦN IV. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ

STT

Nội dung chi

Kinh phí

Kinh phí

đƣợc duyệt
(triệu đồng)

thực hiện
(triệu đồng)

1

Xây dựng đề cương chi tiết

0,975

0,975

2

Thu thập và viết tổng quan tài liệu

1,625

1,625

Ghi
chú

18


3

Điều tra, khảo sát, thí nghiệm, thu thập
số liệu, nghiên cứu...

10,855

10,855

4

Thuê trang thiết bị, mua vật tư, hóa chất

7,372

7,372

5

Hội thảo khoa học, viết báo cáo tổng
kết, nghiệm thu

2,75

2,75

6

Chi khác

1,423

1,423

Tổng số:

25,0

25,0

PHẦN V. KIẾN NGHỊ

Đề tài mong muốn trên nền các kết quả đã thu được sẽ tiến hành các nghiên cứu
sâu hơn nhằm phát triển thêm các phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử
thiosemicacbazon có hoạt tính sinh học tốt hơn.
Hà Nội, ngày ....... tháng...... năm .........
ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ THỰC HIỆN

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

(Họ tên, chữ ký của Thủ trưởng đơn vị)

(Họ tên, chữ ký)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

19