Luận văn thạc sĩ tổng hợp và nghiên cứu một số phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tổng hợp và nghiên cứu một số phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải

• Tác giả: Vũ Thị Điệp
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hùng Huy
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Tổng Hợp Và Nghiên Cứu Một Số Phức Chất Kim Loại Chuyển Tiếp Với Phối Tử Thiosemicacbazon
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ THIOSEMICACBAZON
• 1.2. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA CÁC KIM LOẠI ĐÓ VỚI PHỐI TỬ THIOSEMICACBAZON
• 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỐI TỬ VÀ PHỨC CHẤT
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
• 2.2. TỔNG HỢP PHỐI TỬ HL1, H2L, HL2
• 2.3. TỔNG HỢP PHỨC CHẤT
• 2.3.1. Tổng hợp phức chất của HL1
• 2.3.2. Tổng hợp phức chất của H2L
• 2.3.3. Tổng hợp phức chất của HL2
• 2.4. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY ĐO ÁP DỤNG CHO VIỆC ĐO MẪU PHỨC CHẤT
• 2.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.4.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ 1H NMR
• 2.4.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. NGHIÊN CỨU PHỐI TỬ HL1 VÀ PHỨC CHẤT CÁC ION KIM LOẠI Ni(II), Cu(II), Pd(II)
• 3.1.1. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại
• 3.1.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ 1H NMR
• 3.1.3. Nghiên cứu phức phức chất [CuL12] bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
• 3.2. NGHIÊN CỨU PHỐI TỬ H2L VÀ PHỨC CHẤT CÁC ION KIM LOẠI Ni(II), Pd(II), Cu(II), Zn(II)
• 3.2.1. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại
• 3.2.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ 1H NMR
• 3.2.3. Nghiên cứu phức phức chất [CuL]2 bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
• 3.2.4. Nghiên cứu phức phức chất [PdL]3 bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
• 3.3. NGHIÊN CỨU PHỐI TỬ HL2 VÀ PHỨC CHẤT CÁC ION KIM LOẠI Ni(II), Pd(II), Cu(II), Zn(II)
• 3.3.1. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại
• 3.3.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ 1H NMR
• 3.3.3. Nghiên cứu phức phức chất [Cu2L22(CH3COO)2] bằng phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể tia X
• 3.3.4. Nghiên cứu phức phức chất [Zn2L22(CH3COO)2] bằng phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể tia X
• 3.3.5. Nghiên cứu phức chất [PdL2Cl] bằng phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể tia X
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu phức chất kim loại chuyển tiếp thiosemicacbazon

Nghiên cứu về phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Thiosemicacbazon là một loại phối tử linh hoạt, có khả năng tạo phức với nhiều kim loại chuyển tiếp như Ni, Cu, Pd, và Zn. Các phức chất này không chỉ có ý nghĩa trong hóa học vô cơ mà còn trong y học, đặc biệt là trong việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Nghiên cứu này nhằm tổng hợp và phân tích các phức chất này, từ đó mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng chúng trong thực tiễn.

1.1. Giới thiệu về thiosemicacbazon và tính chất của nó

Thiosemicacbazon có công thức chung và có khả năng thay thế các nhóm chức tại vị trí 4N. Các nghiên cứu cho thấy rằng cấu trúc và hóa lập thể của thiosemicacbazon ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính sinh học của nó. Đặc biệt, thiosemicacbazon có thể tồn tại ở dạng thion và thiol, điều này làm tăng khả năng tạo phức với kim loại.

1.2. Ứng dụng của thiosemicacbazon trong y học

Thiosemicacbazon và các phức chất của nó đã được chứng minh có hoạt tính sinh học mạnh mẽ, đặc biệt là trong việc điều trị bệnh lao và ung thư. Các phức chất của thiosemicacbazon với kim loại như Cu(II) đã cho thấy khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu dược phẩm.

II. Thách thức trong nghiên cứu phức chất kim loại chuyển tiếp

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu về phức chất kim loại với thiosemicacbazon cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là khả năng tạo phức của các kim loại khác nhau, điều này phụ thuộc vào cấu trúc và tính chất của phối tử. Ngoài ra, việc xác định cấu trúc và tính chất của các phức chất này cũng là một thách thức lớn trong nghiên cứu.

2.1. Khó khăn trong việc tổng hợp phức chất

Quá trình tổng hợp phức chất kim loại với thiosemicacbazon thường gặp khó khăn do điều kiện phản ứng và tính chất của các kim loại. Việc lựa chọn dung môi và điều kiện phản ứng phù hợp là rất quan trọng để đạt được phức chất mong muốn.

2.2. Vấn đề trong việc xác định cấu trúc phức chất

Xác định cấu trúc của các phức chất kim loại chuyển tiếp là một thách thức lớn. Các phương pháp như phổ hồng ngoại và NMR thường được sử dụng, nhưng việc phân tích và giải thích dữ liệu có thể phức tạp do sự tương tác giữa các nguyên tử trong phức chất.

III. Phương pháp nghiên cứu phức chất kim loại chuyển tiếp thiosemicacbazon

Để nghiên cứu các phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon, nhiều phương pháp hiện đại đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp tổng hợp phức chất mà còn xác định cấu trúc và tính chất của chúng. Việc sử dụng các công nghệ tiên tiến sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong nghiên cứu.

3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại trong nghiên cứu

Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) được sử dụng để xác định các nhóm chức trong thiosemicacbazon và phức chất của nó. Phổ IR cung cấp thông tin về các liên kết hóa học và cấu trúc của phức chất, giúp hiểu rõ hơn về tính chất của chúng.

3.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H

Phương pháp phổ 1H NMR là một công cụ mạnh mẽ để xác định cấu trúc của các phức chất. Phương pháp này cho phép phân tích các tín hiệu từ các nguyên tử hydro trong phân tử, từ đó suy ra cấu trúc và sự tương tác giữa các nguyên tử trong phức chất.

IV. Kết quả nghiên cứu phức chất kim loại chuyển tiếp thiosemicacbazon

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon có nhiều tính chất hấp dẫn. Các phức chất này không chỉ có khả năng tạo thành các cấu trúc ổn định mà còn thể hiện hoạt tính sinh học cao. Việc phân tích các kết quả này sẽ giúp mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu và ứng dụng thiosemicacbazon.

4.1. Tính chất hóa học của phức chất

Các phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon thể hiện nhiều tính chất hóa học đặc biệt. Chúng có khả năng tạo thành các vòng chelat và có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, điều này làm tăng tính linh hoạt trong ứng dụng của chúng.

4.2. Hoạt tính sinh học của phức chất

Nghiên cứu cho thấy rằng các phức chất này có hoạt tính sinh học mạnh mẽ, đặc biệt là trong việc ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Các phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon đã cho thấy khả năng ức chế tế bào ung thư hiệu quả, mở ra hướng đi mới trong điều trị.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực hóa học và y học. Các kết quả đạt được không chỉ có giá trị trong nghiên cứu cơ bản mà còn có thể ứng dụng trong thực tiễn. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều phát hiện mới và ứng dụng tiềm năng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu thiosemicacbazon

Nghiên cứu về thiosemicacbazon và các phức chất của nó sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong y học và công nghệ. Việc tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính sinh học cao sẽ là một trong những mục tiêu chính trong tương lai.

5.2. Ứng dụng thực tiễn của phức chất kim loại

Các phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y học đến công nghệ hóa học. Việc phát triển các sản phẩm mới từ các phức chất này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả trong điều trị và ứng dụng công nghệ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong lĩnh vực hóa học vô cơ, các phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon đang thu hút sự quan tâm lớn của cộng đồng khoa học do tính đa dạng về cấu trúc và tiềm năng ứng dụng trong y học, công nghệ và hóa học vật liệu. Theo ước tính, hàng năm có nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào hoạt tính sinh học, đặc biệt là khả năng chống ung thư của các phức chất thiosemicacbazon. Luận văn này tập trung vào tổng hợp và nghiên cứu một số phức chất kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon, cụ thể là các phối tử benzandehit 4-hexametilen thiosemicacbazon (HL1), salylandehit 4-hexametilen thiosemicacbazon (H2L) và 2-acetylpyridin 4-hexametilen thiosemicacbazon (HL2). Các kim loại chuyển tiếp được nghiên cứu gồm Ni(II), Cu(II), Zn(II) và Pd(II).

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong năm 2015. Mục tiêu chính là tổng hợp các phối tử và phức chất, đồng thời nghiên cứu cấu trúc và đặc tính hóa học của chúng bằng các phương pháp phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H (1H NMR) và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (SC-XRD). Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần làm rõ cơ chế tạo phức và cấu trúc phân tử mà còn mở ra hướng ứng dụng trong lĩnh vực dược học và công nghệ hóa học, đặc biệt là trong phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học cao và tính chất xúc tác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính trong hóa học phức chất: lý thuyết phối trí và mô hình cấu trúc phân tử. Lý thuyết phối trí giải thích cách các nguyên tử kim loại chuyển tiếp liên kết với phối tử thông qua các nguyên tử cho electron như N, S, O, tạo thành các vòng chelat ổn định. Mô hình cấu trúc phân tử giúp xác định hình học và liên kết trong phức chất, đặc biệt là cấu trúc vuông phẳng, bát diện biến dạng và các dạng vòng chelat 5 cạnh.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm:

• Phối tử thiosemicacbazon: hợp chất hữu cơ có khả năng phối trí qua nguyên tử lưu huỳnh (S) và nitơ (N), tồn tại ở dạng thion và thiol cân bằng tautome.
• Phức chất kim loại chuyển tiếp: hợp chất trong đó kim loại chuyển tiếp liên kết với phối tử qua các liên kết phối trí, thể hiện các trạng thái oxi hóa khác nhau.
• Phương pháp phân tích cấu trúc: sử dụng phổ IR để xác định các nhóm chức, phổ 1H NMR để khảo sát môi trường proton và SC-XRD để xác định cấu trúc tinh thể chính xác.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu phối tử và phức chất được tổng hợp trong phòng thí nghiệm của Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Cỡ mẫu tổng hợp gồm 3 phối tử (HL1, H2L, HL2) và phức chất với 4 ion kim loại chuyển tiếp (Ni(II), Cu(II), Zn(II), Pd(II)).

Phương pháp chọn mẫu là tổng hợp hóa học theo tỷ lệ mol kim loại: phối tử từ 1:1 đến 1:2, sử dụng dung môi metanol, diclometan, clorofom và các dung môi hỗn hợp để kết tinh. Quá trình tổng hợp được thực hiện ở nhiệt độ 40-50°C trong 3-4 giờ.

Phân tích mẫu sử dụng:

• Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) trên máy IR Affinity-1S Shimadzu, mẫu ép viên KBr, nhằm xác định các nhóm chức và sự thay đổi liên kết khi tạo phức.
• Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H NMR trên máy Bruker, dung môi CDCl3 và DMSO, để khảo sát môi trường proton và sự thay đổi cấu trúc phân tử.
• Nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (SC-XRD) trên máy Bruker D8 Quest, nhằm xác định cấu trúc tinh thể và các thông số liên kết chính xác.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2015, từ tổng hợp phối tử, tổng hợp phức chất đến phân tích cấu trúc và thảo luận kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp phối tử và phức chất thành công với hiệu suất cao: Phối tử HL1, H2L, HL2 được tổng hợp với hiệu suất lần lượt khoảng 80-90%. Phức chất với các kim loại Ni(II), Cu(II), Zn(II), Pd(II) kết tủa nhanh chóng trong dung dịch, màu sắc đa dạng từ nâu đỏ đến vàng đậm, phù hợp với các hệ dung môi kết tinh.

2. Phổ IR cho thấy sự thay đổi rõ rệt khi tạo phức: Dải hấp thụ đặc trưng cho nhóm NH ở khoảng 3161 cm⁻¹ trong phối tử HL1 biến mất trong phức chất, chứng tỏ proton NH bị tách ra trong quá trình tạo phức. Dải hấp thụ C=S ở 885 cm⁻¹ trong phối tử dịch chuyển xuống khoảng 750 cm⁻¹ trong phức chất, cho thấy sự thiol hóa và liên kết qua nguyên tử S với kim loại. Dải hấp thụ C=N cũng dịch chuyển từ 1545 cm⁻¹ xuống khoảng 1493-1496 cm⁻¹, minh chứng cho sự phối trí qua nguyên tử N.

3. Phổ 1H NMR xác nhận sự thay đổi môi trường proton: Tín hiệu proton 2NH ở 8.39 ppm trong phối tử HL1 biến mất trong phức chất NiL12 và PdL12, phù hợp với giả thuyết thiol hóa. Các tín hiệu proton khác có sự dịch chuyển hóa học nhẹ, phản ánh sự thay đổi mật độ electron do liên kết phối trí với kim loại.

4. Cấu trúc tinh thể phức chất [CuL12] được xác định chính xác: Phức chất có cấu trúc vuông phẳng, mỗi phối tử liên kết với Cu(II) qua nguyên tử S và N, tạo thành vòng chelat 5 cạnh. Độ dài liên kết Cu-S là 2.389 Å, góc liên kết N-Cu-S là 84°, phù hợp với cấu trúc lý thuyết và dữ liệu phổ IR, NMR. Sự giải tỏa electron π trong vòng chelat làm bền phức chất và ảnh hưởng đến các dải hấp thụ trong phổ IR.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các thay đổi phổ IR và NMR là do quá trình thiol hóa phối tử thiosemicacbazon khi tạo phức, dẫn đến sự tách proton NH và sự phối trí qua nguyên tử S và N. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về hóa học phức chất của thiosemicacbazon với kim loại chuyển tiếp.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, phức chất Pd(II) và Cu(II) thường có cấu trúc vuông phẳng với số phối trí 4, trong khi Zn(II) có thể tạo phức bát diện. Sự đa dạng về cấu trúc này ảnh hưởng đến tính chất hóa học và hoạt tính sinh học của phức chất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phổ IR và NMR so sánh phối tử tự do và phức chất, bảng tổng hợp các dải hấp thụ đặc trưng, cũng như hình ảnh cấu trúc tinh thể SC-XRD minh họa liên kết và hình học phức chất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng nghiên cứu tổng hợp phối tử thiosemicacbazon với các nhóm thế khác nhau nhằm tăng cường hoạt tính sinh học, đặc biệt là chống ung thư, trong vòng 2 năm tới, do các nhóm nghiên cứu hóa hữu cơ và dược học thực hiện.

2. Phát triển các phức chất kim loại chuyển tiếp mới với phối tử đa chức năng để ứng dụng trong xúc tác dị thể và vật liệu điện tử, tập trung vào các kim loại quý như Pd, Pt, trong 3 năm tới, phối hợp giữa các phòng thí nghiệm hóa vô cơ và vật liệu.

3. Nghiên cứu sâu về cơ chế tác dụng sinh học của phức chất thiosemicacbazon qua các thử nghiệm in vitro và in vivo, nhằm đánh giá hiệu quả và độc tính, trong 3-5 năm, do các nhóm nghiên cứu dược lý và sinh học phân tử đảm nhiệm.

4. Ứng dụng phương pháp phân tích hiện đại như phổ Raman, phổ UV-Vis và mô phỏng lý thuyết để hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất điện tử của phức chất, nâng cao độ chính xác và hiệu quả nghiên cứu, trong 1-2 năm, do các phòng thí nghiệm phân tích và tính toán hóa học thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa học vô cơ và hóa học phức chất: Luận văn cung cấp dữ liệu tổng hợp và phân tích cấu trúc chi tiết, giúp mở rộng hiểu biết về phối tử thiosemicacbazon và phức chất kim loại chuyển tiếp.

2. Chuyên gia dược học và sinh học phân tử: Thông tin về cấu trúc và khả năng tạo phức của các hợp chất này hỗ trợ nghiên cứu phát triển thuốc chống ung thư và kháng khuẩn.

3. Kỹ sư công nghệ hóa học và vật liệu: Các kết quả về tính chất hóa học và cấu trúc phức chất có thể ứng dụng trong thiết kế xúc tác dị thể và vật liệu điện tử mới.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành hóa học: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp tổng hợp, phân tích phổ và nghiên cứu cấu trúc phức chất, giúp nâng cao kỹ năng nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Phối tử thiosemicacbazon có đặc điểm gì nổi bật trong tạo phức?
   Phối tử thiosemicacbazon có khả năng phối trí qua nguyên tử lưu huỳnh (S) và nitơ (N), tồn tại ở dạng thion và thiol cân bằng tautome, giúp tạo phức chất bền vững với kim loại chuyển tiếp.

2. Tại sao phổ IR của phức chất mất dải hấp thụ NH?
   Do quá trình thiol hóa phối tử khi tạo phức, proton NH bị tách ra, dẫn đến mất dải hấp thụ đặc trưng cho nhóm NH trong phổ IR.

3. Phương pháp SC-XRD giúp gì trong nghiên cứu phức chất?
   SC-XRD xác định cấu trúc tinh thể chính xác, vị trí nguyên tử và hình học phức chất, từ đó hiểu rõ cơ chế liên kết và tính chất phân tử.

4. Các kim loại Ni(II), Cu(II), Zn(II), Pd(II) có vai trò gì trong phức chất?
   Chúng là trung tâm phối trí với các trạng thái oxi hóa đặc trưng, ảnh hưởng đến cấu trúc, hình học và hoạt tính sinh học của phức chất.

5. Ứng dụng tiềm năng của phức chất thiosemicacbazon là gì?
   Ngoài hoạt tính sinh học như chống ung thư, phức chất còn được nghiên cứu ứng dụng trong xúc tác dị thể, chống ăn mòn kim loại và vật liệu điện tử.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công ba phối tử thiosemicacbazon HL1, H2L, HL2 và các phức chất với Ni(II), Cu(II), Zn(II), Pd(II) với hiệu suất cao (80-90%).
• Phân tích phổ IR và 1H NMR cho thấy sự thiol hóa phối tử và liên kết phối trí qua nguyên tử S và N trong phức chất.
• Cấu trúc tinh thể phức chất [CuL12] được xác định là vuông phẳng với vòng chelat 5 cạnh, phù hợp với dữ liệu phổ.
• Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ cơ chế tạo phức và mở rộng ứng dụng trong y học và công nghệ hóa học.
• Đề xuất mở rộng nghiên cứu phối tử đa chức năng và ứng dụng trong xúc tác, dược học trong các giai đoạn tiếp theo.

Luận văn này là nguồn tài liệu quý giá cho các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực hóa học phức chất, đồng thời mở ra nhiều hướng đi mới trong phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học và ứng dụng công nghiệp. Để tiếp tục phát triển, các nhóm nghiên cứu nên tập trung vào tổng hợp phối tử mới, phân tích cấu trúc đa phương pháp và thử nghiệm sinh học chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU VỀ THIOSEMICACBAZON 1. Giới thiệu về phối tử thiosemicacbazon Thiosemicacbazon có công thức chung ở dạng (1). Hai proton ở vị trí 4N có thể bị thay thế bởi các nhóm thế khác nhau và có công thức ở dạng (2) [23], [24], [35]: R1, R2 : H, ankyl, aryl hoặc là dị vòng R3, R4 : H, ankyl, aryl, dị vòng, hoặc là cả R3, R4 tạo thành một vòng Phương pháp tổng hợp thiosemicacbazon chủ yếu là cho thiosemicacbazit ngưng tụ với một xeton hoặc một andehit.

Khả năng hoạt động và hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon nằm ở các nhóm chức và các nhóm thế của nó. Nhằm tạo ra sự đa dạng cũng như các hoạt tính mong muốn các nhà khoa học đã tạo ra các dẫn xuất thiosemicacbazon bằng các phương pháp [24], [35]:  Thay thế nguyên tử S bằng O, Se, oxim hoặc nhóm imin.  Ankyl hóa trung tâm S.  Thay đổi các nhóm thế tại vị trí 4N.

 Thay đổi bản chất của các xeton hoặc andehit đem ngưng tụ, tỷ lệ các chất ngưng tụ. Các nghiên cứu cho thấy cấu trúc, hóa lập thể, liên kết hóa học trong các hợp chất của thiosemicacbazon có liên quan trực tiếp đến khả năng hoạt động và các 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] hoạt tính sinh học của chúng. Điều đó là do sự quyết định trực tiếp đến cơ chế hoạt động sinh học trong các hệ sinh học. Ở dạng rắn thiosemicacbazon tồn tại ở dạng thion, nhưng trong dung dịch chúng có xu hướng tồn tại tautome cân bằng giữa dạng thion và thiol [1], [35]: Khi tạo phức chất hầu hết các thiosemicacbazon đều bị chuyển sang dạng thiol thông qua quá trình thiol hóa.

Trong các nghiên cứu thiosemicacbazon thường có cấu hình dạng E (trans), dạng Z (cis) được tìm thấy khi liên kết với nguyên tử kim loại do hiệu ứng vòng càng và sự chuyển vị electron trong vòng chelat. 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 vòng chelat năm cạnh. Vòng chelat 5 cạnh 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Ngoài ra để tăng thêm các liên kết phối trí với kim loại thì người ta tìm cách đưa thêm vào các nguyên tử cho ở các nhóm thế trong phối tử thiosemicacbazon (chủ yếu ở xeton hoặc andehit được đem ngưng tụ). Điều này đã mang tới nhiều lựa chọn khi chúng tham gia tạo phức.

Trong đó có một số trường hợp dẫn tới hình thành dạng dime hoặc polime, thậm chí còn tạo ra các phức đa nhân. Thiosemicacbazon là một phối tử linh động, nó có dạng trung hòa (HnL) và dạng anion (Ln-). Vì vậy khi hình thành liên kết phối trí của thiosemicacbazon với nguyên tử kim loại có kèm theo sự tách loại H+, chính điều này đã giải thích cho đặc tính axit của phối tử. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức chất của chúng Các phức chất của thiosemicacbazon được quan tâm rất nhiều do ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng trong thực tiễn của nó.

Trong các ứng dụng thực tiễn, hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng có tiềm năng lớn. Domagk là người đầu tiên phát hiện ra các hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon. Sau đó hàng loạt các tác giả cũng đưa ra các kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon và phức của chúng. Phát hiện đầu tiên có ý nghĩa của thiosemicacbazon phải kể đến là hoạt tính diệt vi trùng lao.

Hiện nay p-axetaminnobenzadehit thiosemicacbazon (thiacetazon – TB1) được xem là thuốc điều trị bệnh lao đặc nghiệm nhất hiện nay. Ngoài ra còn có pyridin-3, 4-etylsunfobenzandehit (TB3), pyridin-4 andehit cũng được sử dụng 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] trong điều trị bệnh lao. Isatin thiosemicacbazon được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát trùng v. Phức chất của thiosemicacbazon với các muối clorua của Mn, Ni, Co, Zn v.v…được dùng trong thuốc chống thương hàn, kiết lị, các bệnh về đường ruột, điều trị nấm.

Phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [9], [20]. Ở Việt Nam các phức của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp đã và đang tiếp tục được nghiên cứu. Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon salixylandehit, thiosemicacbazon isatin cùng các phức chất của chúng với Cu(II), Mo(III), Mo(V), cho thấy chúng có khả năng kháng khuẩn. Đặc biệt hai phức chất ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư SARCOMAR – TG180 trên chuột trắng SWISS.

Phức chất của Pd(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon isatin, thiosemicacbazon furandehit có khả năng gây ức chế ung thư màng tim và ung thư biểu mô ở người. Phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon xitronenal, mentonua và thiosemicacbazon menton đều có khả năng ức chế ung thư gan và phổi. Ngoài các ứng dụng trong y, dược học, gần đây người ta còn phát hiện ra nhiều ứng dụng khác của thiosemicacbazon và phức của nó trong lĩnh vực xúc tác, ăn mòn kim loại, hóa phân tích v.Như phức của thiosemicacbazon với các kim loại chuyển tiếp trên nền polistiren được dùng làm xúc tác dị thể trong phản ứng tạo nhựa epoxit từ xiclohexen và stiren, phức thiosemicacbazon với Pd làm xúc tác cho phản ứng nối mạch anken (phản ứng Heck) [9], [10], [20], [35], [15]. 4-metyl thiosemicacbazon, 4-phenylthiosemicacbazon của 2-axetylpyridin có khả năng chống ăn mòn thép nhẹ (98% Fe) đạt cực đại 74,59 % và 80,67%.

Trong trắc quang thiosemicacbazon dùng để tách cũng như xác định hàm lượng của nhiều kim loại. Ví dụ, 1-phenyl-1, 2-propandion-2-oxim thiosemicacbazon xác định hàm lượng Cu(II), Ni(II) trong dầu ăn và dầu của một số loại hạt; xác định hàm lượng Zn(II) trong cơ thể người và các mẫu thuốc dựa trên khả năng tạo phức với phenanthraquinon monophenyl thiosemicacbazon v.v…; nhiều công trình nghiên 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] cứu trong lĩnh vực sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC) cũng dùng các thiosemicacbazon để tách và xác định hàm lượng các kim loại nặng độc như Hg, Cd v.v…; làm vật liệu chế tạo điện cực chọn lọc ion trên cơ sở các thiosemicacbazon như điện cực chọn lọc ion Cu2+ trên cơ sở benzyl (bis thiosemicacbazon), điện cực chọn lọc ion Hg2+ trên cơ sở salixylandehit thiosemicacbazon v.v…các điện cực này có nhiều tính năng ưu việt như khoảng phục hồi nhanh, khoảng nồng độ làm việc rộng, thời gian sử dụng dài [9]. Đây cũng là hướng mới trong nghiên cứu ứng dụng của thiosemicacbazon. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA CÁC KIM LOẠI ĐÓ VỚI PHỐI TỬ THIOSEMICACBAZON 1.

Giới thiệu về các kim loại Ni, Pd, Cu, Zn. Niken thuộc chu kỳ 4, nhóm VIIIB; Paradi thuộc chu kỳ 5, nhóm VIIIB trong bảng hệ thống tuần hoàn. Trong hợp chất nó tồn tại ở hai trạng thái oxi hóa là +2, +3, trong đó trạng thái +3 kém bền hơn. Khói và bụi NiS có nguy cơ gây ung thư, Ni(CO)4 là khí rất độc, một số hợp chất của Ni có khả năng gây kích ứng da.

Nhưng trong một số nghiên cứu gần đây cho thấy Ni có trong một số hydrogenase và coenzym. Ta có thể thấy độc tính cũng như khả năng dược tính của Ni hết sức phức tạp. Hiện nay Ni là một nguyên tố tiềm năng trong hóa sinh. Paladi (Pd) là nguyên tố kim loại quý, có cấu hình 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s0.

Trong tự nhiên Pd tồn tại với các đồng vị 102Pd (0,96%), 104Pd (10,97%), 105Pd (22,21%), 106Pd (27,3%), 108Pd (26,93%), 110Pd (11,83%). Trong các hợp chất Pd thể hiện các trạng thái oxi hóa +2 và +4; trạng thái số oxi hóa +2 là đặc trưng hơn,còn trạng thái số oxi hóa +4 có tính oxi hóa cao dễ chuyển về trạng thái số oxi hóa +2. Trong liên kết tạo phức Pd(II) có khả năng tạo phức chất với hầu hết các 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] phối tử cho electron. Các phức này phổ biến với số phối trí 4, cấu hình vuông phẳng.

Trong một số trường hợp nó cũng thể hiện số phối trí 5 và 6 với cấu hình tương ứng là tháp đáy vuông và bát diện biến dạng kiểu tứ phương. Về hoạt tính sinh học, PdCl2 đã từng được dùng để điều trị bệnh lao nhưng có nhiều tác dụng tiêu cực; các phức chất của Pd với các phối tử có tác dụng trong việc điều trị nhiều bệnh ung thư. Đồng (Cu) nằm trong chu kỳ 4, thuộc nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn. Nó có cấu hình 1s22s22p63s23p63d104s1, một cấu hình tương đối đặc biệt, phân lớp 3d được điền đầy trong khi phân lớp 4s chỉ mới có 1 electron độc thân.

Sở dĩ tồn tại cấu hình này là do phân lớp 3d bão hòa electron sẽ bền vững hơn khi chưa được điền đầy. Nó là nguyên tố phổ biến và được sử dụng sớm nhất trong lịch sử. Trong tự nhiên nó tồn tại ở các dạng đồng vị 63Cu (69,15%) và 65Cu (30,85%). Trong hợp chất nó có các trạng thái oxi hóa 0, +1, +2, +3, trong đó số oxi hóa +2 là đặc trưng, có khả năng tạo phức mạnh.

Số phối trí cực đại là 6 ứng với phức bát diện. Đối với phức bát diện ứng với cấu hình d9 có sự biến dạng theo hiệu ứng Jan-Teller, dẫn đến việc chuyển từ phức bát diện sang vuông phẳng thuận lợi về mặt năng lượng. Trên thực tế phức của Cu(II) không tồn tại dạng bát diện mà chỉ có dạng bát diện lệch và vuông phẳng. Trong sinh học, Cu là một nguyên tố rất quan trọng.

Đang có giả thiết Cu là một xúc tác của những quá trình oxi hóa nội bào. Kẽm (Zn) là nguyên tố thuộc chu kỳ 4, nhóm IIB, có cấu hình 1s22s22p63s23p63d104s2. Với cấu hình này đáng lẽ được xếp vào trong phân nhóm chính do có 2 electron ở phân lớp ngoài cùng, song do nó có nhiều đặc điểm giống các nguyên tố chuyển tiếp đặc biệt ở khả năng tạo phức nên người ta xếp nó vào nhóm các nguyên tố phân nhóm phụ. Trong tự nhiên, tồn tại đồng vị 64Zn (48,6%), 66 Zn (27,9%), 67 Zn (4.

Trong hợp chất Zn có số oxi hóa là +2. Khả năng tạo phức chất của Zn rất tốt với nhiều phối tử hữu có và vô cơ. Trong các quá trình sinh hóa, Zn là một nguyên tố quan trọng. Cây cối thường chứa một lượng Zn là 10-4%, Zn cần cho quá trình sinh trưởng và sinh hoa quả ở cây cối.

một số hợp chất của Zn dùng trong sinh học như ZnO, ZnSO4, Zn có một vai trò 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] quan trọng trong một số enzym (metallo enzym, enzym activator), trong chức năng sống liên quan tới sự tổng hợp DNA và RNA, là nguyên tố quan trọng trong tổ chức sống của tế bào.