Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bệnh ung thư là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn cầu, đặt ra yêu cầu cấp thiết cho việc nghiên cứu và phát triển các tác nhân hóa trị liệu mới có hiệu lực cao và ít tác dụng phụ. Trong nhóm các hợp chất có hoạt tính sinh học, thiosemicarbazone thu hút sự quan tâm lớn nhờ phổ tác dụng rộng như kháng khuẩn, kháng viêm, kháng ký sinh trùng đơn bào và đặc biệt là khả năng ức chế mạnh mẽ các dòng tế bào ung thư. Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh hoạt tính sinh học của thiosemicarbazone được cải thiện rõ rệt khi tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp như đồng, kẽm, platin, coban. Việc kết hợp khung dị vòng quinoline (một hệ vòng thơm có mặt trong nhiều dược chất tự nhiên và tổng hợp) với nhóm chức thiosemicarbazone và ion kẽm(II) mở ra hướng nghiên cứu tiềm năng trong hóa dược vô cơ.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm ba nội dung chính:

  1. Nghiên cứu quy trình tổng hợp các dẫn xuất phối tử thế $N(4)$-aminylthiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline thông qua phản ứng ngưng tụ giữa các dẫn xuất aldehyde quinoline với thiosemicarbazide.
  2. Tổng hợp các phức chất của ion kim loại kẽm(II) với các phối tử thiosemicarbazone đã điều chế.
  3. Xác định thành phần, biện luận cấu trúc hóa học của từng phối tử và phức chất tổng hợp được bằng các phương pháp phân tích phổ hiện đại.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là các dẫn xuất phối tử $N(4)$-aminylthiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline (ký hiệu L1, L2, L3) cùng các phức chất kẽm(II) tương ứng:

  • Phối tử L1: 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-$N(4)$-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazone.
  • Phối tử L2: 2-quinolone-3-carbaldehyde-$N(4)$-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazone.
  • Phối tử L3: 2-quinolone-3-carbaldehyde-$N(4)$-morpholinylthiosemicarbazone.
  • Các phức chất kẽm(II): $\text{Zn}(\text{L1})_2_2$, $\text{Zn}(\text{L2})_2$, $\text{Zn}(\text{L3})_2$.

Phạm vi thực nghiệm được thực hiện tại Trung tâm Phân tích 1 thuộc Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh và Phòng Đo phổ NMR thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên các cơ sở lý thuyết về hóa học dị vòng quinoline, phản ứng Vilsmeier-Haack, hóa học phối trí của phối tử càng chelat thiosemicarbazone và cơ chế tác động sinh học của phức chất kim loại:

  • Hệ dị vòng quinoline: Tổng quan nguồn gốc tự nhiên (như alkaloid quinine phân lập năm 1820 từ vỏ cây cinchona, chiết xuất từ nhựa than đá bởi Runge năm 1834) và các phản ứng tổng hợp kinh điển (Skraup, Doebner-von Miller, Friedlander, Pfitzinger, Conrad-Limpach, Combes) cùng xu hướng tổng hợp xanh (xúc tác Montmorillonite K-10, $\text{K}5\text{CoW}{12}\text{O}_{40}\cdot3\text{H}_2\text{O}$, chiếu xạ vi sóng, siêu âm).
  • Hợp chất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde: Sử dụng làm chất trung gian then chốt nhờ khả năng tham gia phản ứng thế nguyên tử clo bởi các tác nhân nucleophile, phản ứng chuyển hóa nhóm carbaldehyde thành dẫn xuất 2-quinolone, và phản ứng ngưng tụ tạo base Schiff/imine.
  • Hoạt tính sinh học của thiosemicarbazone: Phối tử thiosemicarbazone có khả năng phối trí theo kiểu tam phối tử (tridentate NNS) hoặc nhị phối tử, tạo phức bền với kim loại. Cơ chế kháng u chủ yếu liên quan đến việc ức chế men khử ribonucleotide (ribonucleotide reductase - RR) thông qua việc khóa gốc tự do tyrosyl, ức chế topoisomerase II, phá vỡ chức năng ty thể và thúc đẩy quá trình chết rụng tế bào (apoptosis).
  • Cơ sở lựa chọn ion $\text{Zn}(\text{II})$: So với phức chất của đồng(II) mang tính thuận từ gây dập tắt huỳnh quang, ion kẽm(II) có cấu hình electron bão hòa $d^{10}$, ít gây độc tế bào lành hơn, đồng thời sở hữu khả năng phát huỳnh quang nội tại (intrinsic fluorescence) kích thích nội phối tử, hỗ trợ theo dõi định vị nội bào (như tiêu thể lysosome).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và trang thiết bị sử dụng:

  • Phương pháp tổng hợp hữu cơ - vô cơ: Sử dụng kỹ thuật đun hồi lưu, khuấy từ điều nhiệt, kết tinh phân đoạn và tinh chế bằng hệ dung môi thích hợp.
  • Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR): Đo trên máy FTIR-8400S Shimadzu để xác định các nhóm chức đặc trưng ($\text{C}=\text{N}$, $\text{C}=\text{O}$, $\text{C}=\text{S}$, $\text{N}-\text{H}$).
  • Phương pháp phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis): Đo trên thiết bị Perkin-Elmer Lambda 25 UV-Vis trong khoảng bước sóng 200–700 nm để khảo sát các bước chuyển mức điện tử $\pi \rightarrow \pi^$ và $n \rightarrow \pi^$.
  • Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR) và phổ hai chiều (COSY, HSQC, HMBC, NOESY): Đo trên máy Bruker 500 MHz (sử dụng dung môi DMSO-$d_6$) tại Viện Hóa học để xác định chính xác vị trí, độ dịch chuyển hóa học và tương tác không gian giữa các hạt nhân.
  • Phương pháp khối phổ phân giải cao (HRMS / MS): Đo trên máy FT-ICR-MS Varian 910 để xác định khối lượng phân tử và mảnh ion đặc trưng.

Nguồn hóa chất chính bao gồm: Acetanilide (Merck), $\text{POCl}_3$ (Merck), 4-methylpiperidine, morpholine, carbon disulfide ($\text{CS}_2$), sodium chloroacetate (Fluka), hydrazine hydrate ($\text{N}_2\text{H}_4\cdot\text{H}_2\text{O}$), kẽm nitrat ngậm nước $\text{Zn}(\text{NO}_3)_2\cdot6\text{H}_2\text{O}$, cùng các dung môi kỹ thuật và dung môi tinh khiết như DMF, acetonitrile, ethanol, methanol, ethyl acetate.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học về dị vòng quinoline, dẫn xuất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde, hợp chất thiosemicarbazone và phức chất của chúng:

  • Lược sử phát triển và hoạt tính sinh học của quinoline trong y học (thuốc kháng sốt rét pamaquine, chloroquine, tafenoquine, mefloquine; thuốc kháng viêm amodiaquine; phối tử tạo phức phát quang OLED và cảm biến ion). Trình bày các quy trình tổng hợp xanh quinoline của Safari, Anvar và Reddy.
  • Tổng quan về 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde: Cấu trúc, phản ứng Vilsmeier-Haack từ acetanilide, các phản ứng chuyển hóa nhóm chloro thành thione, seleno, quinolone và các phản ứng ngưng tụ trên nhóm aldehyde.
  • Tổng quan về thiosemicarbazone: Lịch sử nghiên cứu từ các thuốc kháng lao, kháng phong (thập niên 1950), thuốc kháng virus đậu mùa methisazone (Marboran), thuốc kháng ung thư Triapine.
  • Cơ chế ức chế men ribonucleotide reductase chứa sắt qua trung gian gốc tự do tyrosyl; các dẫn chứng thực nghiệm về hoạt tính kháng đơn bào (Trypanosoma cruzi, trùng sốt rét) và kháng ung thư trên các dòng tế bào MCF-7 (ung thư vú), T24 (ung thư bàng quang), A549 (ung thư phổi), L-929.
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu phức kẽm(II) của Ping (2008), Kovala-Demertzi (2008) và Stacy (2016), phân tích giá trị $\text{IC}_{50}$, sự phụ thuộc vào tỷ lệ phối trí (1:1 so với 1:2) và khả năng định vị nội bào trên lysosome ở các dòng tế bào KB-V1, KB-31, SW480.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết kế hoạch thực nghiệm, quy trình thao tác và danh mục thiết bị:

  • Xác lập 3 nội dung nghiên cứu trọng tâm: xây dựng quy trình tổng hợp phối tử thế $N(4)$-aminylthiosemicarbazone và phức chất $\text{Zn}(\text{II})$; xác định cấu trúc bằng hệ thống phổ IR, UV-Vis, MS, $^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, COSY, HSQC, HMBC, NOESY; khảo sát tính chất lý hóa của sản phẩm.
  • Quy chuẩn điều kiện đo đạc phổ quang học và cộng hưởng từ hạt nhân tại Trung tâm Phân tích 1 (ĐH Sư phạm TP.HCM) và Viện Hóa học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam).
  • Thống kê các thông số kỹ thuật, tỷ trọng, độ tinh khiết của hóa chất sử dụng ($\text{CS}_2$, dung dịch $\text{NH}_3$ 25%, acid acetic băng, $\text{POCl}_3$, 4-methylpiperidine, morpholine, hydrazine hydrate) cùng hệ thống dụng cụ thí nghiệm chịu nhiệt và bộ lọc chân không.

Chương 3: Thực nghiệm và thảo luận

Chương 3 trình bày các bước tiến hành thực nghiệm tổng hợp và phân tích biện luận cấu trúc:

  • Tổng hợp hợp chất trung gian:
    • Điều chế 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde từ acetanilide, DMF và $\text{POCl}_3$ (tỷ lệ mol 1:3:12) ở 80–90°C trong 16 giờ; hiệu suất đạt 85% (8,14 g), tinh thể hình kim màu vàng nhạt, nhiệt độ nóng chảy $148\text{–}150^\circ\text{C}$.
    • Chuyển hóa thành 2-quinolone-3-carbaldehyde bằng phản ứng đun hồi lưu trong acid acetic băng và ethanol; hiệu suất đạt 80% (0,72 g), bột màu vàng nhạt, nhiệt độ nóng chảy $287\text{–}289^\circ\text{C}$.
    • Tổng hợp $N(4)$-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide qua trung gian carboxy $N(4)$-(4-methylpiperidinyl)dithiocarbamate (hiệu suất 76,00%, 35,40 g) và phản ứng với hydrazine hydrate ở 80°C thu được sản phẩm màu trắng (hiệu suất 55,30%, 9,55 g, nhiệt độ nóng chảy $120\text{–}128^\circ\text{C}$).
    • Tổng hợp $N(4)$-morpholinylthiosemicarbazide qua trung gian carboxy morpholinyldithiocarbamate (hiệu suất 80,00%, 35,36 g) và phản ứng với hydrazine hydrate thu được chất rắn hình vây cá màu trắng (hiệu suất 60,00%, 9,66 g, nhiệt độ nóng chảy $166\text{–}185^\circ\text{C}$).
  • Tổng hợp phối tử:
    • Phối tử L1: Đun hồi lưu 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde với $N(4)$-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide trong acetonitrile suốt 3 giờ; thu được tinh thể màu vàng óng (hiệu suất 52%, 0,47 g, nhiệt độ nóng chảy $204\text{–}207^\circ\text{C}$).
    • Phối tử L2: Phản ứng giữa 2-quinolone-3-carbaldehyde và $N(4)$-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide trong acetonitrile; thu được chất rắn màu cam, nhiệt độ nóng chảy $240\text{–}244^\circ\text{C}$.
    • Phối tử L3: Phản ứng giữa 2-quinolone-3-carbaldehyde và $N(4)$-morpholinylthiosemicarbazide trong acetonitrile; thu được chất rắn màu cam, nhiệt độ nóng chảy $249\text{–}251^\circ\text{C}$.
  • Tổng hợp phức chất kẽm(II):
    • Tổng hợp $\text{Zn}(\text{L1})_2_2$: Cho dung dịch $\text{Zn}(\text{NO}_3)_2\cdot6\text{H}_2\text{O}$ phản ứng với phối tử L1 trong DMF khô; thu được kết tủa màu vàng.
    • Tổng hợp $\text{Zn}(\text{L2})_2$ và $\text{Zn}(\text{L3})_2$: Hòa tan phối tử L2 (hoặc L3) trong methanol có mặt NaOH để deproton hóa, sau đó nhỏ từ từ vào dung dịch $\text{Zn}(\text{NO}_3)_2\cdot6\text{H}_2\text{O}$; thu được kết tủa màu vàng tươi.
  • Biện luận dữ liệu phổ:
    • Khối phổ MS: Phổ MS của phối tử L1 xuất hiện pic ion phân tử chiếm cường độ cực đại ($100%$) tại $m/z = 347$ ứng với $[M+\text{H}]^+$, xác định khối lượng phân tử $M = 346\text{ u}$, hoàn toàn phù hợp với công thức $\text{C}{18}\text{H}{23}\text{ClN}_4\text{S}$ (346 u).
    • Phổ FT-IR: Trên phổ của các phối tử L1, L2, L3, tín hiệu dao động hóa trị rộng của nhóm $-\text{NH}_2$ tự do ban đầu ($3100\text{–}3500\text{ cm}^{-1}$) hoàn toàn biến mất, chứng minh phản ứng ngưng tụ đã xảy ra. Dao động $\text{C}=\text{O}$ của aldehyde ($1689\text{ cm}^{-1}$ ở chất đầu) biến mất, thay thế bằng liên kết imine $\text{C}=\text{N}$. Ở L2 và L3, xuất hiện dải hấp thụ nhọn của $\text{C}=\text{O}$ nhóm chức amide tại $1651\text{ cm}^{-1}$.
    • Phổ UV-Vis: Vùng hấp thụ $200\text{–}300\text{ nm}$ đặc trưng cho chuyển mức $\pi \rightarrow \pi^$ của khung dị vòng quinoline và liên kết imine; vùng $300\text{–}400\text{ nm}$ quy kết cho chuyển mức $n \rightarrow \pi^$ của khung phân tử thiosemicarbazone. Vai phổ xuất hiện ở vùng $450\text{–}470\text{ nm}$ trên phổ của L2 và L3 đặc trưng cho chuyển mức $n \rightarrow \pi^*$ của nhóm amide (hoàn toàn không xuất hiện ở L1).
    • Phổ NMR ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, HMBC, COSY): Phân tách rõ 3 vùng proton: Vùng 1 (proton liên kết với carbon $sp^3$ bão hòa trên vòng piperidine/morpholine và nhóm $-\text{CH}_3$), Vùng 2 (proton trên carbon $sp^2$ của hệ vòng thơm quinoline và liên kết $\text{C}=\text{N}$), Vùng 3 (proton linh động trên liên kết $\text{N}-\text{H}$). Tương quan tương tác spin-spin và tương quan hạt nhân qua phổ 2 chiều khẳng định đầy đủ khung cấu trúc dự kiến của phối tử và phức chất.

Chương 4: Kết luận và đề xuất

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về quy trình tổng hợp các chất trung gian, 3 phối tử thiosemicarbazone và 3 phức kẽm(II) mới. Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo về việc thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro và mở rộng khảo sát cấu trúc tinh thể.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành việc điều chế và xác định cấu trúc các hợp chất trung gian, phối tử và phức chất với các số liệu thực nghiệm cụ thể được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Hợp chất Dạng tồn tại / Màu sắc Khối lượng / Hiệu suất Nhiệt độ nóng chảy Đặc trưng nhận diện chính
2-Chloroquinoline-3-carbaldehyde Tinh thể hình kim màu vàng nhạt 8,14 g (85%) $148\text{–}150^\circ\text{C}$ Dao động IR $\text{C}=\text{O}$ tại $1689\text{ cm}^{-1}$
2-Quinolone-3-carbaldehyde Bột màu vàng nhạt 0,72 g (80%) $287\text{–}289^\circ\text{C}$ Chuyển hóa nhóm chloro thành nhóm oxo/amide
$N(4)$-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide Chất rắn màu trắng 9,55 g (55,30%) $120\text{–}128^\circ\text{C}$ Dải hấp thụ $-\text{NH}_2$ tại $3100\text{–}3500\text{ cm}^{-1}$
$N(4)$-Morpholinylthiosemicarbazide Chất rắn hình vây cá màu trắng 9,66 g (60,00%) $166\text{–}185^\circ\text{C}$ Dao động đặc trưng $-\text{NH}_2$ thiosemicarbazide
Phối tử L1 Tinh thể hình kim màu vàng óng 0,47 g (52%) $204\text{–}207^\circ\text{C}$ MS: $[M+\text{H}]^+ = 347$ ($M=346\text{ u}$); mất tín hiệu $-\text{NH}_2$
Phối tử L2 Tinh thể hình kim màu cam — $240\text{–}244^\circ\text{C}$ IR $\text{C}=\text{O}$ amide tại $1651\text{ cm}^{-1}$; vai UV-Vis 450–470 nm
Phối tử L3 Chất rắn màu cam — $249\text{–}251^\circ\text{C}$ IR $\text{C}=\text{O}$ amide tại $1651\text{ cm}^{-1}$; vai UV-Vis 450–470 nm
Phức $\text{Zn}(\text{L1})_2_2$ Chất rắn kết tủa màu vàng — — Phối tử L1 tạo phức trực tiếp với $\text{Zn}(\text{NO}_3)_2$ trong DMF
Phức $\text{Zn}(\text{L2})_2$ Chất rắn màu vàng tươi — — Tạo phức trong hệ $\text{CH}_3\text{OH}/\text{NaOH}$ qua dạng deproton
Phức $\text{Zn}(\text{L3})_2$ Chất rắn màu vàng tươi — — Tạo phức trong hệ $\text{CH}_3\text{OH}/\text{NaOH}$ qua dạng deproton

Đóng góp khoa học của đề tài:

  • Thiết lập quy trình tổng hợp nhiều giai đoạn ổn định từ các tiền chất cơ bản để tạo ra các phối tử thiosemicarbazone thế $N(4)$ chứa khung quinoline.
  • Tổng hợp thành công 3 phức chất kẽm(II) mới, trong đó làm rõ sự khác biệt về cơ chế tạo phức: Phối tử L1 tạo phức dạng cation muối nitrat $\text{Zn}(\text{L1})_2_2$ trong môi trường trung tính, trong khi phối tử L2 và L3 tạo phức trung hòa điện $\text{Zn}(\text{L2})_2$ và $\text{Zn}(\text{L3})_2$ sau khi được tách proton trong môi trường kiềm loãng.
  • Xây dựng hệ thống dữ liệu phổ chi tiết (IR, UV-Vis, MS, $^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, HMBC, COSY) phục vụ định danh và biện luận cấu trúc cho chuỗi hợp chất lai hóa quinoline-thiosemicarbazone.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận các giới hạn nghiên cứu thực tế:

  • Đề tài tập trung chủ yếu vào quy trình tổng hợp hữu cơ, hóa học phối trí và xác định cấu trúc lý hóa; chưa tiến hành khảo sát hoạt tính sinh học in vitro thực tế (như đo giá trị $\text{IC}_{50}$ ức chế tế bào ung thư, thử nghiệm kháng khuẩn hay kháng nấm) cho các phức chất $\text{Zn}(\text{II})$ vừa tổng hợp được.
  • Dữ liệu nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (Single-crystal X-ray Diffraction) chưa được thực hiện để giải trực tiếp cấu trúc không gian ba chiều của tinh thể phức chất do hạn chế về điều kiện nuôi đơn tinh thể.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

  • Mở rộng khảo sát hoạt tính độc tế bào của các phức chất $\text{Zn}(\text{L1})_2_2$, $\text{Zn}(\text{L2})_2$, $\text{Zn}(\text{L3})_2$ trên các dòng tế bào ung thư đích (như ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7, ung thư phổi A549).
  • Khảo sát khả năng phát huỳnh quang nội tại và theo dõi sự định vị nội bào của phức chất kẽm trong các bào quan (như lysosome) dựa trên các cơ sở thực nghiệm đã nêu trong y văn.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Sư phạm Hóa học, Hóa vô cơ, Hóa hữu cơ và Hóa dược:

  • Cung cấp quy trình chi tiết, có thể lặp lại trong phòng thí nghiệm để thực hiện phản ứng Vilsmeier-Haack điều chế 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde với hiệu suất cao (85%).
  • Cung cấp hướng dẫn thực hành phương pháp tổng hợp các dẫn xuất $N(4)$-aminylthiosemicarbazide từ các amine bậc hai qua muối dithiocarbamate.
  • Là tài liệu mẫu về phương pháp kết hợp các kỹ thuật phổ đa chiều ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, HMBC, COSY) để gán tín hiệu và biện luận cấu trúc các phân tử dị vòng hữu cơ phức tạp.

Câu hỏi thường gặp

1. Hợp chất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde được tổng hợp theo phương pháp nào và đạt hiệu suất bao nhiêu?
Hợp chất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde được tổng hợp theo phương pháp Vilsmeier-Haack từ phản ứng giữa acetanilide, DMF khan và $\text{POCl}_3$ với tỷ lệ mol $1:3:12$ ở nhiệt độ $80\text{–}90^\circ\text{C}$ trong 16 giờ. Sản phẩm thu được có dạng tinh thể hình kim màu vàng nhạt với hiệu suất $85%$ ($8,14\text{ g}$) và nhiệt độ nóng chảy $148\text{–}150^\circ\text{C}$.

2. Bằng chứng phổ IR nào khẳng định phản ứng ngưng tụ tạo liên kết imine giữa aldehyde quinoline và thiosemicarbazide đã thành công?
Phản ứng ngưng tụ được khẳng định nhờ sự biến mất hoàn toàn của dải hấp thụ rộng đặc trưng cho nhóm $-\text{NH}_2$ tự do ($3100\text{–}3500\text{ cm}^{-1}$) có trên các tiền chất thiosemicarbazide, đồng thời pic hấp thụ của nhóm $\text{C}=\text{O}$ aldehyde ($1689\text{ cm}^{-1}$) biến mất để hình thành nhóm chức imine $\text{C}=\text{N}$. Riêng với phối tử L2 và L3, dải hấp thụ nhọn của liên kết $\text{C}=\text{O}$ amide lộ rõ tại tần số $1651\text{ cm}^{-1}$.

3. Phổ UV-Vis của phối tử L1 có điểm gì khác biệt so với hai phối tử L2 và L3?
Trên phổ UV-Vis, cả ba phối tử đều xuất hiện các dải hấp thụ tại vùng $200\text{–}300\text{ nm}$ (chuyển mức $\pi \rightarrow \pi^$ của vòng quinoline và liên kết imine) và vùng $300\text{–}400\text{ nm}$ (chuyển mức $n \rightarrow \pi^$). Điểm khác biệt là phối tử L2 và L3 xuất hiện thêm vai phổ ở vùng $450\text{–}470\text{ nm}$ do chuyển mức $n \rightarrow \pi^*$ của nhóm amide, trong khi phối tử L1 không có tín hiệu này do không chứa nhóm chức amide.

4. Khối lượng phân tử của phối tử L1 được xác nhận qua phổ MS như thế nào?
Trên phổ MS của phối tử L1, pic ion có cường độ lớn nhất ($100%$) xuất hiện tại chỉ số $m/z = 347$, tương ứng với ion giả phân tử $[M+\text{H}]^+$. Từ đó xác định được khối lượng phân tử $M = 346\text{ u}$, hoàn toàn trùng khớp với khối lượng phân tử lý thuyết của công thức $\text{C}{18}\text{H}{23}\text{ClN}_4\text{S}$.

5. Tại sao phức chất của ion kẽm(II) được ưu tiên lựa chọn để nghiên cứu định vị nội bào hơn so với phức đồng(II)?
Theo y văn tổng quan được tác giả trích dẫn, phức chất kẽm(II) ít gây độc tế bào lành hơn so với phức đồng(II). Đồng thời, kẽm(II) có cấu hình $d^{10}$ không làm dập tắt huỳnh quang mà sở hữu khả năng phát huỳnh quang nội tại nhờ kích thích nội phối tử, cho phép ứng dụng kính hiển vi huỳnh quang để theo dõi sự định vị nội bào trên tiêu thể lysosome.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Hoàng Lâm đã xây dựng thành công quy trình điều chế các dẫn xuất phối tử thế $N(4)$-aminylthiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline (L1, L2, L3) và 3 phức chất kẽm(II) tương ứng ($\text{Zn}(\text{L1})_2_2$, $\text{Zn}(\text{L2})_2$, $\text{Zn}(\text{L3})_2$). Cấu trúc hóa học và đặc tính lý hóa của các chất trung gian, phối tử và phức chất đã được chứng minh đầy đủ, chính xác thông qua hệ thống phương pháp phổ thực nghiệm bao gồm IR, UV-Vis, MS và NMR đa chiều. Công trình cung cấp nguồn dữ liệu thực nghiệm có độ tin cậy cao, tạo cơ sở khoa học vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo về thử nghiệm hoạt tính sinh học và ứng dụng phức chất kim loại trong hóa dược vô cơ.