MỞ ĐẦU Benzamiđin hai càng là lớp phối tử vòng càng thông dụng chứa nhóm thioure, có công thức chung: Với R1, R2, R3 = H, ankyl, aryl. Hóa học phối trí của benzamiđin hai càng bắt đầu phát triển mạnh từ những năm 1980. Giống như các dẫn xuất chứa nhóm thioure khác, hợp chất của benzamiđin hai càng được quan tâm nhiều bởi hoạt tính sinh học của chúng [10], [16-17], [19], [23], [25], [27], [40],. Cho đến nay, phức chất của chúng với hầu hết kim loại chuyển tiếp đã được nghiên cứu đầy đủ và hệ thống [14], [20-22], [24], [36], [38].
Nếu nhóm thế R3 có thêm một nhóm cho electron khác có khả năng tạo phức chất vòng càng thì phối tử này trở thành benzamiđin ba càng. Phức chất của benzamiđin ba càng với các kim loại chuyển tiếp chắc chắn sẽ hứa hẹn nhiều điều thú vị hơn so với benzamiđin hai càng. Mặc dù vậy, hiện nay mới chỉ có một vài công trình nghiên cứu về benzamiđin ba càng và phức chất của chúng với Re và Tc [29-35]. Những nghiên cứu này tập trung trong lĩnh vực phát triển thuốc chứa đồng vị phóng xạ 188Re và 99mTc.
Bên cạnh đó, người ta còn phát hiện ra khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư vú ở người của benzamiđin ba càng dẫn xuất từ thiosemicacbazit và phức chất của nó với Renioxo(V)(ReO3+) cao hơn hàng chục lần so với cis-platin [33]. Lý do chọn đề tài Qua thống kê về tình hình nghiên cứu benzamiđin ba càng, có thể nói rằng hoá học phức chất của benzamiđin ba càng còn rất sơ khai. Việc tổng hợp các hệ phối tử và nghiên cứu tạo phức của benzamiđin ba càng với kim loại chuyển tiếp 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com còn thiếu tính hệ thống. Thêm vào đó hoạt tính sinh học của lớp hợp chất này có triển vọng tốt nhưng chưa được quan tâm nhiều.
Phạm vi hướng nghiên cứu về benzamiđin ba càng rất rộng vì từ một 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. Tất cả những nghiên cứu ấy sẽ làm cơ sở để lựa chọn những chất có hoạt tính sinh học tốt nhất ứng dụng vào sản xuất thuốc chữa bệnh. Hiện tại, Tiến sĩ Nguyễn Hùng Huy và Phó giáo sư Triệu Thị Nguyệt (thuộc Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên) đã được Bộ Khoa học - Công nghệ xét duyệt và cấp kinh phí để triển khai đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu tính chất, xác định cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất kim loại chuyển tiếp với một số phối tử điankylaminothiocacbonyl-benzamiđin ba càng” [4].
Nội dung chính của đề tài là tổng hợp, nghiên cứu tính chất, xác định cấu trúc và khảo sát một số hoạt tính sinh học như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, độc tính tế bào.của phức chất kim loại chuyển tiếp Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Pd2+, Pt2+, ReO3+, Re3+, Ru3+.với một số benzamiđin ba càng mới là dẫn xuất của 2-aminophenol, 2-(aminometyl)piriđin, axit antranilic, benzoylhiđrazin và thiosemicacbazit. Bản luận văn này tham gia nghiên cứu một phần nhỏ trong đề tài kể trên, tập trung nghiên cứu về sự tạo phức của benzamiđin ba càng dẫn xuất từ 2-(aminometyl)piriđin với Ni2+, Pd2+ và Cu2+. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về các kim loại 1.
Giới thiệu về Niken 1. Tính chất chung Niken là kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm 10 (nhóm VIIIB theo Bảng tuần hoàn cũ), chu kì 4, nằm ở ô 28. Cấu hình electron là [Ar]3d84s2. Trong tự nhiên, Ni(II) chủ yếu nằm trong các hợp chất với asen, antimon, lưu huỳnh và với sắt trong quặng limonit (Fe,Ni)O(OH) [9], Ni2+ là một axit có độ mềm trung gian.
Năng lượng ion hóa của niken: I1 = 7,5 eV, I2 = 16,4 eV, I3 = 35,16 eV. Giản đồ Latimer của niken có dạng: Năng lượng ion hóa thứ ba của Ni khá cao, cao hơn so với I3 của Fe (30,63 eV) và Co (33,49 eV), điều này được giải thích là do sự tăng độ bền của cấu hình electron theo thứ tự 3d6 (Fe2+) - 3d7 (Co2+) - 3d8 (Ni2+), nghĩa là cấu hình electron càng bền khi càng tiến gần đến cấu hình electron bão hòa 3d10 [1]. Vì năng lượng ion hóa I3 khá cao và thế khử chuẩn Ni3+/ Ni2+ rất dương nên mức oxi hóa +3 của Ni rất kém bền, chỉ tồn tại trong một số ít hợp chất với F và O [9]. Trong hợp chất, các mức oxi hóa thường gặp của niken là +2 (NiCl2), 0 ([Ni(CO)4]), ít gặp hơn là +3 (NaNiO2), +4 (K2[NiF6]) và –2 (K2[Ni(CO)6]) [1].
Mức oxi hóa bền nhất ở Ni là +2 [9]. Khả năng tạo phức chất của Ni(II) Ni(II) tạo thành một số lượng lớn phức chất với số phối trí thay đổi từ 3 đến 6 và dạng hình học thay đổi từ tam giác, tứ diện, vuông phẳng, chóp đáy vuông, lưỡng chóp tam giác đến bát diện [9]. Các phức chất của Ni(II) có những nét nổi bật sau: 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ni(II) có khuynh hướng vượt trội đối với sự tạo thành các phức chất vuông phẳng. Điều này được gán cho tính chất đặc biệt của cấu hình electron d8 vì không những chỉ một mình Ni mà Pd và Pt (những nguyên tố nằm cùng nhóm với Ni) cũng thể hiện khuynh hướng như vậy, thậm chí còn mạnh hơn.
Sự tách mức năng lượng của các obitan d và sự sắp xếp electron của ion Ni2+(d8) trong trường đối xứng bát diện, bát diện lệch và vuông phẳng. Đối với phức chất vuông phẳng của Ni(II), 8 electron được xếp trên 4 obitan dxz, dyz, dxy và d z2. Trạng thái này có năng lượng thấp hơn nhiều so với trạng thái trong phức chất bát diện lệch (hình 1. Các phức chất vuông phẳng của Ni(II) khác với các phức chất tương ứng của Pd(II) và Pt(II) ở chỗ các phức chất của Ni(II) có xu hướng kết hợp thêm phối tử thứ năm trong khi hai nguyên tố cùng nhóm không có khả năng này.
Điều này dẫn đến cơ chế của phản ứng thế phối tử ở phức chất Ni(II) là SN2 trong khi cơ chế tương ứng của các phức chất Pd(II) và Pt(II) là SN1. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Một số phức chất điển hình của Ni(II) a. Phức chất bát diện: [Ni(H2O)6]2+, [Ni(NH3)6]2+ b.
Phức chất có số phối trí 5: c. Phức chất tứ diện: [NiCl4]2-, [NiBr4]2- d. Phức chất vuông phẳng: [Ni(CN)4]2-, Ni(Hdmg) 2 e. Phức chất tam giác: Loại phức này rất hiếm và chỉ tồn tại với các phối tử rất cồng kềnh.
Hiệu ứng không gian của phối tử là nguyên nhân chính gây ra số phối trí thấp bất thường trong các phức chất nói chung và số phối trí 3 trong một số phức chất Ni(II). Một trong những phức dạng này là [Ni(mes)3]- , với “mes” là mesityl. Công thức cấu tạo [Ni(mes)3]- là: 1. Vai trò sinh học của Niken Trước đây vai trò sinh học của Ni hầu như không được nhắc đến.
Tuy nhiên từ những năm 1970 vai trò của nó đối với vi sinh vật và cây trồng đã được chú ý [44]. Các nhà khoa học đã phát hiện Ni là cấu tử chính trong ít nhất 4 loại enzym: ureaza (ureaza là enzym phân hủy ure thành NH3 và CO2 để cung cấp đạm cho cây trồng), cacbon monoxit đehiđrogenaza, hiđrogenaza và metyl-S-coenzym M reductaza. Bên cạnh đó, Ni cũng tham gia vào quá trình tạo máu giống Co và một số quá trình trao đổi chất khác [9]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Giới thiệu về Palađi 1. Tính chất chung Palađi là kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm 10 (cùng nhóm với Ni và Pt), chu kì 5, nằm ở ô 46. Cấu hình electron là [Kr]4d 105s0 [1]. Cấu hình electron của Pd khác Ni (3d84s2), đó là do sự chênh lệch mức năng lượng giữa 4d và 5s nhỏ hơn giữa 3d và 4s và điều này cũng tuân theo quy luật là các obitan có số lượng tử chính càng lớn thì mức năng lượng sẽ càng gần nhau.
Trong tự nhiên, Pd thường tồn tại dưới dạng tự sinh, hợp kim tự sinh hay các quặng sunfua, asenua [9]. Pd2+ là một axít mềm, điều này cho phép dự đoán Pd2+ sẽ tạo phức tốt với các phối tử chứa bazơ mềm như S, N. Các mức oxi hóa có thể có của palađi là 0 ([Pd(PPh3)3]), +1 ([Pd2(PMe3)6]2+), +2 ([Pd(CN)4]2-), +3 (Pd2(hpp)4Cl2), +4 ([PdCl6]2-), trong đó mức oxi hóa chính là +2 và +4. Mức +2 bền nhất, các hợp chất đơn giản và phức chất của Pd(II) đều bền.
Các hợp chất đơn giản của Pd(IV) có tính oxi hóa cao, dễ chuyển hóa thành hợp chất Pd(II). Các phức chất của Pd(IV) bền hơn so với hợp chất Pd(IV) đơn giản tuy nhiên số lượng của chúng là tương đối ít [9]. Khả năng tạo phức chất của Pd Giống Ni(II), Pd(II) với cấu hình electron d8 có khuynh hướng ưu tiên sự tạo thành các phức chất vuông phẳng. Sự thay thế các phối tử trong phức chất vuông phẳng của Pd(II) thường xảy ra theo cơ chế SN1 [9].
Trong lý thuyết chung về cấu tạo phức chất, liên kết giữa phối tử với ion trung tâm không thuần túy là cộng hóa trị (thuyết VB) hay thuần túy ion (thuyết trường tinh thể) mà nó là một sự tổ hợp phức tạp của liên kết ion và liên kết cộng hóa trị. Pd có số lớp electron lớn hơn Ni nên Pd(II) dễ bị phân cực hóa hơn Ni(II), dẫn đến bên cạnh hợp phần ion thì liên kết giữa Pd(II) với phối tử có sự đóng góp của hợp phần cộng hóa trị nhiều hơn, điều này làm cho liên kết giữa Pd(II) với phối 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tử thường bền hơn và khả năng tạo phức chất của Pd(II) cũng tốt hơn Ni(II). Đây cũng là một điểm chung cho các nguyên tố họ platin so với Fe, Co, Ni [1]. Ở Ni(II), như đã trình bày ở trên, có xu hướng vượt trội đối với sự tạo thành các phức chất vuông phẳng vì năng lượng bền hóa trong trường hợp này là lớn nhất.
Độ bền của phức chất Pd(II) cao hơn phức chất Ni(II) nên năng lượng bền hóa của nó cũng cao hơn, do đó ở Pd(II) cũng như Pt(II) khả năng thể hiện phức chất vuông phẳng thậm chí còn mạnh hơn Ni(II), điều này thể hiện qua việc các tetrahalogenua của Pt(II) và Pd(II) đều có cấu dạng vuông phẳng còn các tetrahalogenua của Ni(II) có cấu dạng tứ diện [2].