Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu tổng hợp, xác định cấu trúc và thăm dò hoạt tính ức chế tế bào ung thư của một số phức ion kim loại chuyển tiếp với salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone

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

MAI NGỌC ANH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ
THĂM DỊ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ
CỦA PHỨC ION Cu2+, Zn2+, Cd2+ VỚI
SALICYLALDEHYDEN(4)-MORPHOLINYLTHIOSEMICARBAZONE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GV HƯỚNG DẪN: ThS. TRẦN BỮU ĐĂNG

Thành phố Hồ Chí Minh 9–2018


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

MAI NGỌC ANH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ
THĂM DỊ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ
CỦA PHỨC ION Cu2+, Zn2+, Cd2+ VỚI
SALICYLALDEHYDE-N(4)MORPHOLINYLTHIOSEMICARBAZONE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GV HƯỚNG DẪN: ThS. TRẦN BỮU ĐĂNG

Thành phố Hồ Chí Minh 9–2018


NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt q trình hồn thành khốn luận tốt nghiệp này, tôi đã nhận được nhiều
sự giúp đỡ, động viên từ gia đình, thầy cơ và bạn bè.
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến q thầy cơ bộ mơn Hóa Vơ cơ nói
riêng và q thầy cơ khoa Hóa học nói chung. Thầy cơ đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt
cho tơi những kiến thức q báu để tơi có đủ hành trang tiến bước vào đời.
Tơi xin bày tỏ lịng tri ân sâu sắc đến thầy Trần Bữu Đăng người trực tiếp hướng dẫn,
truyền đạt rất nhiều kiến thức cần thiết, giúp đỡ tôi rất nhiều, tạo mọi điều kiện thuận
lợi nhất để tơi hồn thành khóa luận này. Hơn thế nữa, tơi học được ở thầy đức tính tỉ
mỉ, cần cù, sáng tạo và phong cách giản dị - đó là những giá trị sống rất cao đẹp.
Và hơn hết, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, các em khóa dưới đã tạo động lực rất
lớn cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như làm đề tài.
Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận vẫn cịn nhiều thiếu sót kính mong Q
thầy cơ nhận xét và góp ý để khóa luận được hồn chỉnh hơn.
Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn và lời chúc tốt đẹp nhất cho tồn thể Thầy cơ và các
bạn.
Chân thành cảm ơn!

Tác giả

Mai Ngọc Anh


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung
thực, là kết quả nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Bữu Đăng.

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.
̣

Tác giả

Mai Ngọc Anh


CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ CƯƠNG

A549

Human alveolar epithelial cells (ung thư phổi)

COSY

2D NMR Spectroscopy (phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều proton-

proton)
13

C - NMR

13

C)

Carbon-13 nuclear magnetic resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân

DMF

Dimethylformamide

DMSO

Dimethyl sulfoxide

ESI MS

electrospray ionisation mass spectrometry (phổ khối lượng ion hóa bằng

dịng electron)
FT-IR

Fourier transform infrared spectroscopy (phổ hấp thụ hồng ngoại)

HCT116

Human colon cancer cell line (ung thư đường ruột)

HepG2

Liver Hepatocellular carcinoma (ung thư biểu mô tế bào gan)

HMBC

Heteronuclear Multiple Bond Correlation (phổ cộng hưởng từ proton hai

chiều proton-carbon, 3 nối)
1

H - NMR

Proton nuclear magnetic resonance (phổ cộng hưởng từ proton)

HuCCA-1

Human cholangiocarcinoma (ung thư đường mật của con người )

HSQC

Heteronuclear Multiple Quantum Correlation (phổ cộng hưởng từ

proton hai chiều proton-carbon, 1 nối)
IC50

Nồng độ hợp chất có thể giết chết 50% tế bào

NOESY

Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy

UV-Vis

Ultraviolet–visible spectroscopy (phổ hấp thụ electron).

s

singlet (mũi đơn)

d

doublet (mũi đôi)

t

triplet (mũi ba)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các mức và khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng ............................ 15
Bảng 2.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 1 ...........................................16
Bảng 2.3. Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 ...........................................17
Bảng 3.1. Sự phụ thuộc của hiệu suất vào xúc tác acid ................................................21
Bảng 3.2 : Các giá trị hằng số a trong phương trình tính các hệ số hồi quy .................25
Bảng 3.3 : Ma trận quy hoạch thực nghiệm kế hoạch tâm bậc 2 xoay..........................25
Bảng 3.4: Đánh giá thông kê các hệ số .........................................................................27
Bảng 3.5: Kết quả ANOVA của mơ hình bậc 2 ............................................................ 28
Bảng 3.6 : Tín hiệu các dao động đặc trưng của các nhóm chức chính của HL1 .........28
Bảng 3.7. Đặc điểm độ chuyển dịch proton của HL1 trên NMR ..................................30
Bảng 3.8. Một số đặc điểm cơ bản của phức chất .........................................................31
Bảng 3.9. Điều kiện tổng hợp phức chất .......................................................................32
Bảng 3.10. Giá trị m/z của pic ion phân tử và công thức phân tử dự kiến của ba phức.....33
Bảng 3.11. Đặc điểm các vân dao động các nhóm chức chính của phối tử và phức chất
.......................................................................................................................................40
Bảng 3.12. Các chuyển mức chủ yếu trên phổ UV-Vis của phối tử và phức chất ........44


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo chung của thiosemicarbazone ...........................................2
Hình 1.2. Cân bằng giữa hai dạng thione và thiol trong dung dịch.................................3
Hình 1.3. Cấu trúc tổng quát sự chuyển dịch cân bằng thione – thiol của

thiosemicarbazone ...........................................................................................................3
Hình 1.4. Cách phối trí thơng thường của thiosemicarbazone ........................................4
Hình 1.5. Dạng phối trí khi tạo phức của hỗn hợp cân bằng thione và thiol trong dung
dịch ..................................................................................................................................4
Hình 1.6. Ion kim loại phối trí với thiosemicarbazone ở N(1) ........................................5
Hình 1.7. Kiểu phối trí chelate vịng bốn cạnh ................................................................ 5
Hình 1.8. Khả năng phối trí khi có mặt dị tố O (a) và N (b) ...........................................5
Hình 1.9. Dung lượng phối trí 3 của thiosemicarbazone ................................................6
Hình 1.10. Một số thiosemicarbazone chứa isoquinoline và pyridine ............................8
Hình 1.11. Một số thiosemicarbazone chứa dẫn xuất của quinoline ............................... 9
Hình 3.1. Sự phụ thuộc của hiệu suất vào yếu tố tỉ lệ mol T ........................................21
Hình 3.2. Sự phụ thuộc của hiệu suất vào nhiệt độ nước cách thủy ............................. 22
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của hiệu suất vào thời gian ......................................................22
Hình 3.4. Mơ hình 3D của phương trình(*) Hình 3.5. Mơ hình 2D của phương trình (*) .28
Hình 3.6. Phổ IR của HL1 ............................................................................................. 29
Hình 3.7. Cơng thức cấu tạo của HL1 ...........................................................................29
Hình 3.8. Phổ 1H-NMR của HL1 ..................................................................................31
Hình 3.9. Phổ MS của phức ZnL1 .................................................................................35
Hình 3.10. Phổ MS của phức CdL1 ..............................................................................37
Hình 3.11. Phổ MS của phức CuL1 ..............................................................................39
Hình 3.12. Một số tương quan chính trên HMBC của CdL1 ........................................41
Hình 3.13. Một số tương quan chính trên HSQC của CdL1 .........................................42
Hình 3.14. Phổ 13C-NMR của CuL1 .............................................................................53


Hình 3.15. Phổ 1H-NMR của CuL1...............................................................................54
Hình 3.16. Phổ 13C-NMR của CdL1 .............................................................................55
Hình 3.17. Phổ 1H-NMR của CdL1...............................................................................56
Hình 3.18. Phổ 13C-NMR của ZnL1 ..............................................................................57
Hình 3.19. Phổ 1H-NMR của ZnL1 ...............................................................................58

Hình 3.20. Một số tương quan chính trên HMBC của ZnL1 ........................................59
Hình 3.21. Một số tương quan chính trên HMBC của CuL1 ........................................60


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 2
1.1. Giới thiệu cấu trúc thiosemicarbazone (TSC) và phức chất của
thiosemicarbazone (M-TSC) .................................................................................... 2
1.1.1. Cấu tạo chung TSC ..................................................................................... 2
1.1.2. Cấu tạo chung của phức M-TSC ................................................................ 4
1.2. Một số ứng dụng của TSC và phức chất của TSC với ion kim loại............... 6
1.2.1. Các ứng dụng phổ biến ............................................................................... 6
1.2.2. Khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư.......................................... 7
1.3. Định hướng nghiên cứu về phức chất của thiosemicarbazone hiện nay ....... 9
1.4. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 11
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 12
2.1. Hóa chất và dụng cụ ......................................................................................... 12
2.2. Tổng hợp hỗn hợp Salicyaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone
SMT .......................................................................................................................... 13
2.2.1. Quy trình tổng hợp SMT .......................................................................... 13
2.3. Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp SMT............................................................... 14
2.3.1. Xác định các mức cơ sở bằng phương pháp đơn biến ........................... 14
2.3.2. Mơ hình bề mặt (RSM) tối ưu hóa hiệu suất tổng hợp HL1 ................. 15
2.4. Tổng hợp phức chất đồng, kẽm, cadmi .......................................................... 17
2.4.1. Tổng hợp phức chất CuL1 ........................................................................ 17
2.4.2. Tổng hợp phức chất ZnL1 ........................................................................ 18
2.4.3. Tổng hợp phức chất CdL1 ........................................................................ 18
2.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 19
2.5.1. Quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp trực giao ........................... 19
2.5.3. Phương pháp nghiên cứu thành phần và cấu trúc của phối tử và phức

chất ........................................................................................................................ 19
2.5.3.2. Phổ hấp thu hồng ngoại FT- IR ........................................................ 19
2.5.3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C-NMR 1D và 2D................. 19
2.5.3.4. Phổ khối lượng ESI MS ..................................................................... 19
2.5.4. Phương pháp thăm dị hoạt tính sinh học ............................................... 20
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 21


3.1. Đánh giá các mức của khảo sát đơn biến ....................................................... 21
3.2. Thiết lập phương trình hồi quy....................................................................... 23
3.3. Phân tích kết quả phổ của HL1 ...................................................................... 28
3.4.2. Xác định điều kiện tổng hợp phức chất ................................................... 31
3.4.3. Phân tích kết quả các phổ của phức CuL1, CdL1, ZnL1 ...................... 32
3.5. Phân tích kết quả phổ UV-Vis......................................................................... 44
3.6. Khảo sát hoạt tính sinh học. ............................................................................ 46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 49
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 53


MỞ ĐẦU

Ung thư là căn bệnh thế kỉ khi phương thuốc chữa bệnh hiệu quả rất hiếm.
Trên thế giới đã có nhiều nhà nghiên cứu khoa học đã tìm ra loại hóa dược hiệu quả nhất
trong việc ngăn chặn và tiêu diệt tế bào ung thư.
Cisplatin là hợp chất đầu tiên được sử dụng để điều trị trong các bệnh viện,
tuy nhiên cisplatin có ái lực rất lớn với các protein có chứa các ion sulfide gây vơ hiệu
hóa các enzyme thiết yếu trong tế bào của cơ thể. Để cải thiện những bất cập của
cisplatin, thiosemicarbazone (TSCs) và các phức của TSCs (M-TSCs) đã được nghiên
cứu về cơ chế cũng như khả năng ngăn chặn, tiêu diệt các tế bào ung thư. Khi TSCs và

M-TSCs được tiêm vào người bệnh, các phân tử này hoạt động như các chất ức chế, có
thể tạo liên kết với DNA của tế bào ung thư bằng hệ thống liên hợp NNS, ngăn chặn sự
phiên mã và dịch mã của DNA tế bào ung thư. Nhiều báo cáo chỉ ra rằng
thiosemicarbazone thế ở N(4) có thể khuếch tán dễ dàng qua màng tế bào.
Salicylaldehyde-N(4)-nhóm thế thiosemicarbazone và phức chất của chúng
với các ion kim loại được quan tâm rất nhiều so với các hợp chất dẫn xuất của thiourea
vì chúng thể hiện các hoạt tính sinh học ưu việt như kháng virus, kháng vi khuẩn, kháng
nấm và có tiềm năng kháng ung thư, ...chính hoạt tính sinh học đa dạng của chúng đã
thu hút nhiều nghiên cứu hiện nay.
Trong xu hướng đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu tổng
hợp, xác định cấu trúc và thăm dị hoạt tính ức chế tế bào ung thư của một số phức
ion kim loại chuyển tiếp với salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone
với mong muốn có được các chất có hoạt tính sinh học tốt.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu cấu trúc thiosemicarbazone (TSC) và phức chất của
thiosemicarbazone (M-TSC)
1.1.1. Cấu tạo chung TSC
Thiosemicarbazone là dẫn xuất của thiourea, được tạo thành khi ngưng tự
thiosemicarbazide hay dẫn xuất thế N(4)-aminylthiosemicarbazide với aldehyde hoặc
ketone thích hợp. Theo IUPAC, tên của dẫn xuất thế N(4) thiosemicarbazone được thành
lập bằng cách thêm “thiosemicarbazone” vào sau tên của aldehyde hay ketone tham gia
ngưng tụ và cách đánh số khung thiosemicarbazone cũng tuân theo hệ thống đánh số
quy ước cho hợp chất này. Thiosemicarbazone có cơng thức cấu tạo (I), và khi ở N(4)
xuất hiện nhóm thế thì nó lại có cấu tạo (II) [1].

Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo chung của thiosemicarbazone

Trong đó R1, R2, R3, R4 có thể là H, ankyl, aryl, hay hệ thống vòng ….
+ Dạng đồng phân E và Z:
Sự hiện diện của C=N, làm cho thiosemicarbazone tồn tại hai dạng đồng phân
hình học E và Z. Xét tính ổn định nhiệt động lực học, dạng đồng phân E sẽ chiếm ưu
thế trong hỗn hợp. Cấu trúc xương sống của C=N-NH-CS-N thường đồng phẳng với
nguyên tử S nằm ở vị trí trans của azomethine.
+ Dạng đồng phân thione-thiol:
Sự có mặt của NH-C=S trong thiosemicarbazone có thể tạo ra hai dạng đồng
phân thione-thiol trong hỗn hợp. Trong dung dịch thiosemicarbazone tồn tại như một
hỗn hợp cân bằng của thione (III) và thiol (IV) [1].

2


Hình 1.2. Cân bằng giữa hai dạng thione và thiol trong dung dịch
Q trình thiol hóa xảy ra là do hiệu ứng cộng hưởng trải dài trên khung sườn
thiosemicacbazone làm cho electron bất định xứ được giải tỏa mạnh trên toàn bộ hệ liên
hợp. Mặc dù dạng thione chiếm ưu thế hơn khi tồn tại trạng thái rắn ,tuy nhiên trong
dung dịch thì vẫn có thể tồn đồng thời cả hai dạng thione và thiol [1].
Cân bằng thione-thiol có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong quá trình tổng hợp
thiosemicarbazone như pH của môi trường, dung môi [1].Những dung mơi có tính phân
cực khác nhau cũng ảnh hưởng nhiều đến khả năng tự động chuyển dịch của thione –
thiol trong hỗn hợp [2]-[5].Nhìn chung dung mơi có tính phân cực càng cao, thì khả
năng chuyển dạng cân bằng sang thione sẽ chiếm ưu thế [6].

Thione
Thiol
Hình 1.3. Cấu trúc tổng quát sự chuyển dịch cân bằng thione – thiol của
thiosemicarbazone

3


1.1.2. Cấu tạo chung của phức M-TSC
Trong bộ khung của thiosemicarbazone chứa 2 nguyên tử nitrogen và một
nguyên tử sunlfur là những ngun tử cịn cặp electron tự do có khả năng tham gia phối
trí với ion kim loại. Với dung lượng phối trí là 2, thiosemicarbazone đóng vai trị như
một phối tử vịng càng. Ngun tử N(1) của nhóm azomethine và S của thione hay thiol
tham gia tạo phức vòng càng, thường xảy ra khi phối tử này tạo thành anion bằng cách
giải phóng proton của nhóm NH(2) nhờ q trình tautomer hóa. Q trình này tiêu tốn
nhiều năng lượng, song nó được bù đắp bởi sự hình thành thêm một liên kết và hiệu ứng
chelate. Hiệu ứng đóng vòng này giúp hệ liên hợp trải dài hơn, kết quả làm bền hóa phức
tạo thành. Do đó, trong cầu phối trí của ion kim loại chuyển tiếp, thường có sự phối trí
cơ bản sau:

Hình 1.4. Cách phối trí thơng thường của thiosemicarbazone [1]
Trong dung dịch thiosemicarbazones có thể tồn tại dưới dạng hỗn hợp cân bằng tautomer
thione (I) và thiol (II). Dạng thione khi phối trí với ion kim loại tạo phức có dạng (III)
và thiol có dạng (IV) [1].

Hình 1.5. Dạng phối trí khi tạo phức của hỗn hợp cân bằng thione và thiol trong
dung dịch [1]
4


Do đó phụ thuộc vào điều kiện phản ứng (đặc biệt là pH), phức chất tạo thành có
thể là cation, trung tính hoặc anion. Tuy nhiên, các báo cáo về phức chất của ion kim
loại với thiosemicarbazone có thể tồn tại chủ yếu tồn tại ở dạng thione (III), trong khi
dữ liệu xác định về phức chất có chứa thiosemicarbazone ở dạng thiol cịn thiếu, chưa
có nhiều nghiên cứu rõ rệt.

Ngồi ra, trong q trình tạo phức thiosemicarbazone cũng có thể chỉ phối trí với ion
kim loại ở vị trí N(1) [7].

Hình 1.6. Ion kim loại phối trí với thiosemicarbazone ở N(1)
Thiosemicarbazone cũng có khả năng phối trí đồng thời tại hai vị trí N(2) và S
tạo vịng bốn cạnh, tuy nhiên trường hợp này rất ít và khơng phổ biến, khi aldehyde hay
ketone ở vị trí N(1) càng cồng kềnh thì khả năng tạo vịng bốn chiếm ưu thế hơn vịng
năm.[8]

Hình 1.7. Kiểu phối trí chelate vịng bốn cạnh
Tuy nhiên, dung lượng phối trí của thiosemicarbazone cũng có thể tăng lên khi
trên R1 và R2 có các nhóm thể chứa ngun tử có khả năng cho electron (hình 1.9).
Thường xảy ra với nhóm thế -OH, những dị vịng nitrogen.

Hình 1.8. Khả năng phối trí khi có mặt dị tố O (a) và N (b)
5


Hình 1.9. Dung lượng phối trí 3 của thiosemicarbazone
1.2. Một số ứng dụng của TSC và phức chất của TSC với ion kim loại
Hiện nay thiosemicarbazone đang nhận được nhiều sự chú ý một cách rộng rãi
bởi khả năng kháng thể của nó, chống độc tố, kháng khuẩn hoặc kháng virus. Đặc biệt
rất quan tâm đến sự tương tác của nó với các ion kim loại khi xét đến hoạt tính của
thiosemicarbazone [8].
1.2.1. Các ứng dụng phổ biến
• Trong lĩnh vực hóa phân tích
Thiosemicarbazone có khả năng tạo phức màu với các ion kim loại, nên được
ứng dụng trong việc xác định vết các kim loại trong các mẫu sinh học và dược phẩm,
trong khai thác kim loại, ức chế ăn mòn, ...[9].
Trong ngành dược phẩm, khi tách các ion Cu (Il), Co (II) và Fe (ll) trong dược

phẩm có thể được xác định bằng phương pháp sắc ký cột và dung môi giải ly với 2acetylpyridine-4-phenyl-3-thiosemicarbazone để tạo thành phức chất như thuốc thử [10]
.
Ngoài ra một số dẫn xuất của thiosemicarbbazone như 2-acetylpyridine-4-phenyl
thiosemicarbazone, 2-acetylpyridin-4-phenylisoetyl thiosemicarbazone được dùng để
ức chế q trình ăn mịn của nhơm trong dung dịch HCl [11].
• Hoạt tính kháng động vật đơn bào
Ở châu Phi và Mỹ Latin, những loại bệnh về nhiễm trùng đe dọa một cách nghiệm
trọng đến sức khỏe của con người như bệnh kí sinh trùng đơn bào do trùng roi
(trypanosomiasis) và trùng sốt rét (malaria) vốn là vấn đề cần giải quyết hàng đầu của
ngành y tế.

6


Đối với bệnh kí trùng đơn bào do trùng roi, những loại thuốc có sẵn, khơng thật
sự hiệu quả. Thuốc có hiệu quả tốt mà được sử dụng phổ biến là nifurtimox. Trong những
dẫn xuất đầy hứa hẹn được phát triển, các nhóm nghiên cứu tìm thấy thiosemicarbazone,
đặc biệt là dẫn xuất chứa nitro (NO2), và phức kim loại của chúng.
Kang và cộng sự đã đánh giá một loạt các isatin-β-thiosemicarbazone cho hoạt
động chống Herpes simplex virus loại 1 (HSV-1) và loại 2 (HSV-2). Họ đã kết luận rằng
nhóm thiourea trong thiosemicarbazone và nhóm NH trong isatin có tính quyết định cho
hoạt động chống virus của nó [12].
Họ đã kết luận rằng nhóm thiourea trong thiosemicarbazone và nhóm NH trong
isatin có tính quyết định cho hoạt động chống virus của nó. Karakucuk-iyidogan và cộng
sự [13] đã tổng hợp các phức Pd(II) và Pt(II) của thiophene-2-carboxaldehydes
thiosemicarbazone và thử nghiệm hoạt động chống virus của chúng.
Shebl và cộng sự (2010) nghiên cứu các hoạt tính kháng khuẩn của
thiosemicarbazone, semicarbazone của các phối tử thiocarbohydrazone có nguồn gốc từ
4,6-diacetylresorcinol và phức chất kim loại của chúng chống lại vi khuẩn Rhizobium
[14].

1.2.2. Khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư
a. Các yếu tố ảnh hưởng hoạt tính sinh học
Thiosemicarbazone có khả năng ức chế tế bào ung thư trong cơ thể người theo
cơ chế: liên kết với các nucleotide thông qua hệ liên hợp N-N-CS, ngăn chặn quá trình
dịch mã và tổ hợp DNA của tế bào ung thư [15]-[17].
Altun và cộng sự [15] đã sử dụng phương pháp Electron-Topological Method
(ETM) để tìm ra đặc điểm quy định độc tính trong cấu trúc của thiosenicarbazone trên
dòng HSV-1. Tác giả cho rằng độc tính của thiosemicarbazone chủ yếu nằm trên nhóm
C=N(1) quy định khả năng gây độc tế bào. Khi nhóm C=N(1) bị khử thành CH-N(1)H
thì hoạt tính hồn tồn khơng cịn.
b. Đặc điểm nhóm thế N(4) với các dịng tế bào u
Năm 2012 nhóm tác giả Amoussatou Sakirigui và cộng sự đã kết hợp citral có
trong tinh dầu của lồi cymbopogoncitratusis với thiosemicarbazide. Trong số 5 chất
được khảo sát, so với 4 hợp chất cịn lại khơng có nhóm thế hay nhóm thế nhỏ ở N(4)
thì chỉ có citral 4-phenyl-3-thiosemicarbazone có hoạt tính đáng kể nhất (IC50= 1,96

7


μM). Đây còn là bằng chứng cho thấy sự ảnh hưởng quan trọng của nhóm thế N(4) đối
với khả năng hoạt động của thiosemicarbazone [18].
Nhóm N(4)-aminyl càng kém ưa nước thì độc tính càng cao. Theo Jonathan. R
[19] và cộng sự, hoạt tính của thiosemicarbazone phụ thuộc chủ yếu vào tính “ưa lipit”
(lipophilicity) hay cịn gọi tính kị nước vì thuốc di chuyển qua màng sinh học theo cơ
chế thụ động. Theo nghiên cứu của Houssou [20] năm 2012, khi sử dụng các dẫn xuất
thiosemicarbazone để kháng lại dòng tế bào trypanosoma brucei. Hoạt tính tăng lên khi
di chuyển nguyên tử halogen (Cl hoặc Br) từ vị trí ortho đến vị trí para của vịng benzene
của acetophenone-thiosemicarbazone. Qua đó cho thấy sự có mặt của các nhóm thế kị
nước ở vị trí para là có lợi cho hoạt tính này. Việc thay thế nhóm metyl của
acetophenone-thiosemicarbazone bằng hydro đã làm giảm hoạt tính. Khi vịng phenyl

của acetophenone-thiosemicarbazone được thay thế bằng naphthyl, thì hoạt tính sẽ tăng
lên đáng kể. Theo [21], các thiosemicabazone chứa hợp phần quinoline có tính kị nước
thấp hơn các hợp phần là các dẫn xuất của benzene. Có thể sắp xếp tính kị nước của
N(4)-aminyl theo thứ tự tăng dần theo hoạt tính: 2HNăm 2010, nhóm tác giả [22] đã cơng bố một loạt dẫn xuất benzoyl
thiosemicarbazone của isoquinoline và pyridine có khả năng chống một số dòng tế bào
ung thư như HuCCA-1, HepG2, A549 và MOLT-3.

1. R = OMe
2. R = H

3. R = H
4. R = Ph

5. R1 = H; R2=Ph
6. R1 = Ph; R2=H

Hình 1.10. Một số thiosemicarbazone chứa isoquinoline và pyridine
Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học cho rằng hợp chất 4 khi gắn nhóm thế phenyl
vào N(4) hoạt động nhất với chỉ số IC50 = 0,004 μg/ml, nhạy gấp hàng ngàn lần so với
N(3), cao hơn nhiều so với 1 và 2. Nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng hiệu ứng khơng
gian của nhóm phenyl kị nước đóng góp quan trọng trong việc thay đổi hoạt tính của
8


loại hợp chất hữu cơ này. Mặt khác, theo [1] các dẫn xuất của thiosemicarbazone được
tổng hợp từ quionline có khả năng chống lại dịng tế bào ung thư HCT116.

Hình 1.11. Một số thiosemicarbazone chứa dẫn xuất của quinoline
Khi nhóm thế ở vị trí N (4) ở thiosemicarbazone là aldehyde hay ketone có chứa

nhân thơm thì hoạt tính sinh học cao. Nhóm thế càng cồng kềnh, chứa nhiều dị tố sẽ làm
tăng hoạt tính sinh học của thiosemicarbazone [1],[23].
1.3. Định hướng nghiên cứu về phức chất của thiosemicarbazone hiện nay
Với mong muốn tạo ra những hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học cao, người
ta có xu hướng sẽ chọn thiosemicarbazone có hợp phần dị vịng chứa N, do theo các tài
liệu thì sự có mặt của hợp phần dị vịng có khả năng làm tăng hoạt tính của
thiosemicarbazone. Mặc khác cũng mong muốn tạo ra phức chất có cấu trúc bất đối
xứng để cải thiện khả năng hòa tan của chúng. Do đó chúng tơi chọn hợp phần
morpholine với những tiêu chí phù hợp. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu trên thế giới cũng
rất quan tâm đến morpholine, là một amin chứa cả nhóm amin và ete và thích hợp cho
khai thác, chưng cất và dung mơi cho ứng dụng trong ngành cơng nghiệp hóa dầu [24].
Các chất dẫn xuất morpholine được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ để sản xuất
hố chất nơng nghiệp, thuốc diệt nấm và chất diệt khuẩn. Nhiều hợp chất thuộc nhóm
này được cho là có khả năng chống viêm, giảm đau, gây tê cục bộ, chống HIV, chống
ung thư, chống trầm cảm, kháng nấm và kháng khuẩn [25].
Đối với hoạt tính kháng ung thư, Bacher và cộng sự năm 2015 [26], đã công bố
phức chất Cu(II) với hợp phần morpholine thiosemicarbazone. Kết quả cho thấy phức
Cu(II) với hợp phần morpholine thiosemicarbazone có khả năng tan trong nước, trong
khi phức Cu(II) của hợp phần piperazine- thiosemicarbazone khơng hịa tan trong nước
được.
Đó là điểm thú vị của phức Cu(II) với hợp phần morpholine thiosemicarbazone,
cho phép kiểm tra độc tính hai dịng tế bào ung thư HeLa và A549 với giá trị IC50 từ
9


25,5- 65,1 μM sau 48 giờ thử nghiệm, đồng thời khi so sánh với phối tử tự do, phức chất
có hoạt tính tốt hơn. Năm 2016, nhóm tác giả người Trung Quốc, nghiên cứu một loạt
các hợp chất thiosemicarbazone với hợp phần morpholine, piperazine hay
N-(4-methoxyphenyl)piperazine với bảy dẫn xuất methyl hydrazin-carbodithioate của
5-acetyl-2-arylamino-4-methylthiazoles dưới bức xạ vi sóng. Tất cả các hợp chất đã

được kiểm tra về hoạt động gây độc tế bào của chúng trong ống nghiệm (in vitro) đối
với tế bào ung thư dạ dày, phổi và ung thư vú ở người.
Khi so sánh tính gây độc của tất cả các hợp chất trên, tác giả đã nhận thấy hợp
phần morpholine có hoạt tính khá tốt, tùy thuộc vào các nhóm thế khác nhau. Đặc biệt
với nhóm thế cloro, hoạt động kháng ung thư cao nhất với các tế bào MCF-7 với IC50
có giá trị là 5,49 μM, tương đương với cisplatin (6,53 μM) [27].
Do đặc tính tan tốt trong nước của morpholine, mà Salicylaldehyde-N(4)morpholinylthiosemicarbazone (SMT) của chúng tôi hiện vẫn còn là đối tượng mới chưa
được tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc. Điều đó có nghĩa là phức chất Cu(II), Zn(II),Cd(II)
của SMT đều là những phức chất mới cần được nghiên cứu và thăm dị hoạt tính sơ bộ
trước khi đưa vào ứng dụng trong ngành y tế.
Kết luận: Ở bài nghiên cứu này, Salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone
(HL1) và các phức của HL1 được điều chế và dự đoán cấu trúc bằng phổ IR, UV-Vis,
MS, NMR, 1D và 2D. Trong lần nghiên cứu này một loạt thí nghiệm được thực hiện để
khảo sát từng yếu tố tác động lên hiệu suất tổng hợp HL1. Hơn thế nữa, mơ hình BoxHunter được áp dụng nhằm để xác định điểm tối ưu, giảm bớt đi số thí nghiệm cần phải
thực hiện cũng như cải thiện những mặt hạn chế của phương pháp đơn biến mang lại.
Ngoài ra, HL1 và các phức của HL1 được khảo sát khả năng ức chế 2 dòng tế bào ung
thư Hep-G2 (ung thư gan), A549 (ung thư phổi).

10


1.4. Mục tiêu nghiên cứu
Với tất cả những kiến thức mà chúng tơi đã nghiên cứu và trình bày, trong
nghiên cứu của đề tài này, chúng tôi tập trung vào các mục tiêu sau:
- Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone

bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tâm xoay.
- Tổng hợp và xác định cấu trúc salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone.
- Tổng hợp và xác định cấu trúc một số phức ion kim loại Cu2+, Zn2+, Cd2+ với

salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone.
- Thăm dò khả năng gây độc tế bào u trên 2 dòng tế bào Hep-G2 (Tế bào ung thư gan),

A549 (Tế bào ung thư phổi) của salicyaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone
và các phức chất đã tổng hợp trên.

11


CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và dụng cụ
Hóa chất

Dụng cụ

- Carbon disulfide CS2 (d = 1,26 g/ml) (độ - Bình cầu chịu nhiệt 100 ml, 500 ml,
tinh khiết 99,5 %, Xilong, Trung Quốc)

1000 ml

- Ammonia NH3 (độ tinh khiết 99,5 %,

- Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml, 500 ml,

Xilong, Trung Quốc)

1000 ml
- Erlen bình tam giác

- Morpholine C4H9NO (độ tinh khiết 98 %, - Ống đong 25 ml

Merck, Đức)
- Sodium chloroacetate ClCH2COONa (độ - Pipet 1 ml, 5 ml, 10 ml
tinh khiết 98 %, Aldrich- Sigma, Mỹ)
- Ethanol C2H5OH (độ tinh khiết 99,5 %, - Nhiệt kế thủy ngân
Xilong, Trung Quốc)
- Hydrochloride HCl đặc (độ tinh khiết 99,5 - Đũa thủy tinh
%, Xilong, Trung Quốc)
- Hydrazine hydrate N2H4.xH2O 50% (độ - Giấy lọc
tinh khiết 99 %, Aldrich- Sigma, Mỹ)
- Salicylaldehyde (độ tinh khiết 98 %, - Cân kỹ thuật
Merck, Đức)
- Acid acetic CH3COOH (độ tinh khiết - Bếp điện
99%, Xilong, Trung Quốc)
- Copper (II) nitrate tryhydrate Cu(NO3)2. - Máy khuấy từ, cá từ
3H2O (độ tinh khiết 99,5 %, Xilong, Trung
Quốc)
- Zinc (II) nitrate hexahydrate Zn(NO3)2. - Hệ thống lọc chân không
6H2O (độ tinh khiết 99,5 %, Xilong, Trung
Quốc)
-

Cadmium (II) nitrate tetrahydrate - Hệ thống sinh hàn ngược

Cd(NO3)2. 4H2O (độ tinh khiết 99,5%,
Xilong, Trung Quốc)
12


2.2. Tổng hợp hỗn hợp Salicyaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone SMT
( HL1)

2.2.1. Quy trình tổng hợp SMT
Sơ đồ tổng hợp SMT qua 3 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Tổng hợp Carboxymethyl-N(4)-morpholinyldithiocarbamate (CMT)
Cho vào cốc 12ml CS2 (0,2 mol) và 24 ml NH3 25% được khuấy đều trên máy
khuấy từ ở 0-10oC. Cho từ từ 0,2 mol morpholine (17,5 ml) vào hỗn hợp trên thật chậm
từng giọt.
Sau 30 phút, khi chất rắn màu vàng tách ra khỏi dung dịch, hỗn hợp được tiếp tục khuấy
liên tục ở 0-100C trong 90 phút nữa để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc nhanh thu được
kết tủa vàng, hòa tan kết tủa vàng trong 300 ml nước cất, khuấy trên máy khuấy từ. Sau
đó, nhỏ từ từ dung dịch chứa 23,3 g ClCH2COONa đến hết. Dung dịch màu vàng nhanh
chóng nhạt màu và tiếp tục được khuấy đều trong 5-6 giờ. Cho khoảng 10 ml HCl 36%
vào dung dịch không màu trên tạo ngay kết tủa trắng.Lọc lấy kết tủa trắng, dịch lọc tiếp
tục được axit hóa từ từ cho đến khi khơng cịn xuất hiện kết tủa trắng thì dừng.Sản phẩm
được kết tinh lại trong ethanol, lọc lấy kết tủa hình kim bằng phểu lớn, cho vào cốc để
khô tự nhiên. Hiệu suất phản ứng đạt 82%.

13


Giai đoạn 2: Tổng hợp N(4)-morpholinylthiosemicarbazide (MT)
Cân 22,1 g sản phẩm giai đoạn 1 hòa vào 10 ml nước cất và 25 ml N2H4.H2O cho
vào bình cầu. Đun cách thủy ở 80oC khoảng 15 phút kết tủa tan tạo dung dịch đồng nhất
và chuyển sang màu tím, xuất hiện kết tủa màu trắng, tiếp tục đun cách thủy thêm 45
phút nữa.Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol, hiệu suất phản ứng đạt 65%.

Giai đoạn 3 : Quy hoạch thực nghiệm
Tổng hợp Salicylaldehyde-N(4)-morpholinylthiosemicarbazone SMT (HL1)
bằng cách ngưng tụ Salicylaldehyde (SAL) với N(4)-morpholinylthiosemicarbazide
(MT) trong dung môi ethanol. Đun hồi lưu hỗn hợp gồm m(g) MT trong ethanol và 3

giọt acid acetic băng (hỗn hợp 1). Nhỏ từ từ V(ml) Salicylaldehyde vào hỗn hợp 1 ở
nhiệt độ ToC. Sau đó, kết tủa màu vàng SMT (HL1) bắt đều xuất hiện.Các giá trị m, V,
và T được khảo sát như mục 2.3

2.3. Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp SMT
2.3.1. Xác định các mức cơ sở bằng phương pháp đơn biến
- Sự ảnh hưởng của xúc tác acid đến hiệu suất: 1 mmol SA và 1 mmol MT được đun
hồi lưu trong ethanol ở 900C trong vòng 2 giờ với các xúc tác acid HCl đặc, H2SO4 đặc,
HNO3 đặc, CH3COOH đặc.
14