71 Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXV, số 1A-2006 Tổng hợp và thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các Phức chất Ni (II) với Thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbzon isatin Phan Thị Hồng Tuyết (a) , Nguyễn Hoa Du (a) , Ngô Thị Lan Phơng (c) Tóm tắt. Thiosemicacbazon salixilandehyt, thiosemicacbazon isatin và phức Ni(II) của chúng đã đợc tổng hợp và nghiên cứu bằng các phơng pháp phân tích khối lợng, phơng pháp phổ hồng ngoại, tử ngoại và phân tích nhiệt. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn cho thấy các chất nghiên cứu đều có khả năng ức chế đối với các vi khuẩn Gram(+): Bacillus cereues (B.C) và Bacillus pumillus (B.P), hoạt tính của phức chất cao hơn các phối tử tơng ứng. I. Mở đầu Thiosemicacbazit (CH 5 N 3 S) và các thiosemicacbazon đều là các chất có hoạt tính sinh học, có tác dụng kháng nấm kháng khuẩn, đồng thời có khả năng tạo phức khá mạnh.Trên thế giới đã có rất nhiều công trình đợc công bố về sự tạo phức của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon với các kim loại, các phức chất nói chung đều có hoạt tính sinh học cao hơn phối tử, một số phức chất không những có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn mà còn có tác dụng ức chế sự phát triển của các tế bào ung th. Đã có một số phức chất đợc sử dụng làm thuốc chữa bệnh, ví dụ: phức của thiosemicacbazit với mangan, kẽm và rất nhiều phức tơng tự đã đợc nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng. Trong bài báo này chúng tôi công bố kết quả tổng hợp các phức chất của Ni(II) với thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbazon isatin, thử hoạt tính kháng khuẩn của phức thu đợc với một số vi khuẩn Gram((+). II.Thực nghiệm II.1. Tổng hợp các phối tử và phức chất II.1.1. Tổng hợp các phối tử Thiosemicacbazon đợc tổng hợp từ thiosemicacbazit theo sơ đồ sau: C + C C C . Phản ứng trên xảy ra trong môi trờng etanol- nớc có axit axetic làm xúc tác. Tổng hợp thiosemicacbazon salixilandehit Hoà tan hoàn toàn 1,82gam thiosemicacbazit trong 90ml rợu etylic và 60ml O R R N H NH S N 2 S R R - H O NH NH NH 2 2 2 Nhận bài ngày 28/9/2005. Sửa chữa xong 01/12/2005. 72 P. T. H. Tuyết N. H. Du N. T. L. Phơng, Tổng hợp và thăm dò , tr. 71-76 nớc, cho từ từ 2,09 ml salixilandehit vào, khuấy khoảng 30 phút ở nhiệt độ phòng. Kết tủa trắng từ từ xuất hiện, để yên khoảng 30 phút, lọc kết tủa, rửa bằng hỗn hợp rợu nớc, sau đó bằng ete và cho vào bình hút ẩm chứa P 2 O 5 để làm khô. Tổng hợp thiosemicacbazon isatin Hoà tan hoàn toàn 441mg isatin vào 240ml rợu nớc (160ml nớc, 80ml rợu etylic), hoà tan 273mg thiosemicacbazit trong 240ml rợu - nớc. Trộn đều 2 dung dịch, đun hồi lu, cách thuỷ ở nhiệt độ 60 0 C khoảng 90 phút, để yên ở nhiệt độ phòng khoảng 2 - 3 giờ, thấy xuất hiện kết tủa vàng sáng, hình kim. Lọc kết tủa, rửa nhiều lần và cho vào bình hút ẩm chứa P 2 O 5 để làm khô. II.1.2. Tổng hợp phức chất Hoà tan hoàn toàn 0,001mol thiosemicacbazon salixilandehit (thiosemicacbazon isatin) vào 80ml rợu etylic, cho từ từ 50ml dung dịch nóng NiCl 2 (chứa 0,001mol NiCl 2 ) vào, khuấy đều, dùng dung dịch NaOH 1M để điều chỉnh pH đến khoảng 6 - 7, đun trên bếp cách thuỷ ở nhiệt độ 50 - 60 0 C khoảng 1 - 2 giờ, cô dung dịch ở nhiệt độ khoảng 70 0 C đến 1/2 thể tích ban đầu. Để yên khoảng 2 - 3 giờ trong tủ lạnh, từ dung dịch tách ra các tinh thể phức. Lọc lấy tinh thể, rửa nhiều lần và cho vào bình hút ẩm chứa P 2 O 5 để làm khô. II.2. Xác định hàm lợng kim loại trong phức Hàm lợng kim loại trong phức đợc xác định bằng phơng pháp chuẩn độ complexon, thu đợc các kết quả ở bảng 1. II.3. Các phép đo Quang phổ hấp thụ electron của các chất đợc đo trên máy quang phổ tử ngoại Shimadzu.2104PC, tại trung tâm kiểm nghiệm dợc phẩm Nghệ An. Các mẫu đợc pha trong dung môi etanol, nồng độ 10 -5 ữ 10 -4 M ở pH 6 ữ 7. Phức rắn đợc tiến hành phân tích nhiệt trên máy Shimadu tại Viện Hoá học, với các đờng DTG, TGA, DTA. Tốc độ nâng nhiệt là 10 0 C/phút, trong khoảng nhiệt độ 50 - 700 0 C trong môi trờng không khí chất so sánh là Al 2 O 3 . Phổ hồng ngoại của các thiosemicacbazon và các phức chất đợc đo bằng phơng pháp ép viên với KBr trên máy 4100 - Nicolet (FT-IR) trong vùng 4000 - 400cm -1 , tại phòng hồng ngoại - Viện Hoá học. II.4. Thử hoạt tính kháng khuẩn của phối tử và các phức chất Thiosemicacbazon và các phức chất đợc thử hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn thuộc nhóm Gram (+) là vi khuẩn BC (Baciluss Cereuss) và BP (Baciluss Pumiluss). Các chất đợc pha trong dung dich etanol - nớc với nồng độ 10 -3 M. Thử nghiệm theo phơng pháp khuyếch tán trong thạch tại phòng thí nghiệm của trung tâm kiểm nghiệm dợc phẩm Nghệ An. III. Kết quả và thảo luận III.1. Thành phần và cấu trúc phức Kết quả của phơng pháp phân tích kim loại Từ kết quả ở bảng 1 (trang 71) có thể cho rằng công thức phân tử phù hợp nhất của các phức thu đợc là [Ni(Hthsa)Cl] và [Ni(Hthis)Cl]. 73 Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXV, số 1A-2006 Bảng 1. Kết quả phân tích hàm lợng kim loại trong phức. % kim loại Lý thuyết Công thức giả định Thực nghiệm n = 0 n = 1 n =2 n = 3 [Ni(Hthsa)Cl].nH 2 O 20,25 20,32 19,13 18,06 17,11 [Ni(Hthis)Cl].nH 2 O 18,50 18,70 17,68 16,77 15,95 ( Hthsa =C 8 H 8 O N 3 S, Hthis = C 9 H 7 ON 3 S ). Phơng pháp phân tích nhiệt Trên giản đồ phân tích nhiệt TGA, DTA thấy hình dạng phổ của phức và phối tử khác nhau chứng tỏ sự tạo phức đã xảy ra: nói chung sau khi tạo phức, phần hữu cơ thờng bền hơn khi ở trạng thái tự do. Trên các giản đồ của phức đều có sự giảm khối lợng ở nhiệt độ khoảng 50 - 100 0 C tơng ứng với sự mất nớc ẩm. Tiếp theo là các quá trình toả nhiệt, tơng ứng với các quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ. Sản phẩm cuối cùng là NiO tơng ứng với phần khối lợng còn lại của quá trình phân huỷ là 29,169% (ở phức [Ni(Hthsa)Cl]) và 25,091% ở phức [Ni(Hthis)Cl]. Các kết quả phân tích đợc đa ra ở Bảng 2 và 3. Bảng 2. Phần trăm khối lợng các thành phần cấu tạo của [Ni(Hthsa)Cl] theo lý thuyết và thực nghiệm. Quá trình xảy ra Thành phần %m lý thuyết %m thực nghiệm Phân huỷ và oxi hoá C 7 H 5 Cl 43.214 42.125 Phân huỷ và oxi hoá CH 3 N 3 S 30.892 28.706 Còn lại NiO 25.893 29.169 Bảng 3. Phần trăm khối lợng các thành phần cấu tạo của [Ni(Hthis)Cl] theo lý thuyết và thực nghiệm. Quá trình xảy ra Thành phần %m lý thuyết %m thực nghiệm Phân hủy và oxi hoá một phần C 8 H 5 NO 41.706 36.310 Phân hủy và oxi hoá C 8 H 5 NO; CH 3 N 3 Cl 71.156 68.619 Phân hủy và oxi hoá NiS NiO 5.094 6.290 Còn lại NiO 23.750 25.091 Các kết quả rút ra từ phép phân tích nhiệt cho thấy phức không chứa nớc kết tinh và có thành phần phù hợp với kết quả rút ra từ phơng pháp phân tích khối lợng. Phơng pháp phổ hấp thụ electron Phổ hấp thụ electron của phối tử và phức chất cho thấy hình dạng phổ của phối tử và phức chất có sự khác nhau chứng tỏ sự tạo phức đã xảy ra và có thể gán một số dải hấp thụ đặc trng trên phổ của chúng đợc đa ra ở Bảng 4 (tr. 74). 74 P. T. H. Tuyết N. H. Du N. T. L. Phơng, Tổng hợp và thăm dò , tr. 71-76 Bảng 4. Vị trí các dải hấp thụ (nm) trong phổ uv-vis của phối tử và phức chất (đo trong etanol) = 200 ữ 600 nm. H 2 thsa {Ni(Hthsa)Cl} Qui gán H 2 this {Ni(Hthis)Cl} Qui gán 201 209 * (dảiE) - 230 * (dảiK) 239 255 * (dảiK) 305 280 (vai 2) * (dảiB) 310 283 * (dảiB) 322 363 * (dảiR) 354 356 * (dảiR) - 410 (vai 1) d-d ( 1 A 1g 1 E g ) 437 d-d ( 1 A 1g 1 E g ) Trên phổ của phối tử và phức chất các dải hấp thụ ở bớc sóng 354nm và bé hơn thuộc bớc chuyển nội bộ phối tử, các dải có bớc sóng lớn ở vùng khả kiến chỉ xuất hiện ở phổ của các phức chất, đặc trng cho sự chuyển d-d có thể qui kết các dải này cho bớc chuyển 1 A 1g 1 E g trong trờng vuông phẳng của phức Ni(II). Phơng pháp phổ hồng ngoại Trên cơ sở phân tích phổ hồng ngoại của phối tử và phức chất chúng tôi qui gán một số dải đặc trng trên phổ hồng ngoại của phối tử và phức chất đợc đa ra ở bảng 5. Bảng 5. Một số tần số đặc trng trong phổ hồng ngoại của H 2 thsa, H 2 this và phức chất Hợp chất OH NH CCNH = + 2 C=N C=S Ni-N Ni-O H 2 thsa 3441 3317; 3171 1610 1537 828 - - [Ni(Hthsa) Cl] - 3290 1604 1427 807 566 456 H 2 this - 3267,3171 1622 1594 858 - - [Ni(Hthsa) Cl] - 3282 1618 1465 850 503 439 Dải hấp thụ của nhóm SH ở gần 2570 cm -1 không thấy xuất hiện trên phổ của H 2 thsa, nhng có mặt dải hấp thu có tần số 3171cm -1 tơng ứng với dao động hoá trị của nhóm NH, chứng tỏ ở trạng thái rắn H 2 thsa tồn tại ở dạng thion. Dải hấp thụ của nhóm C=N ở 1537cm -1 , trong phức bị dịch chuyển về vùng có tần số thấp hơn 10cm -1 chứng tỏ N của nhóm hiđrazin đã tham gia tạo phức, dải 556cm - 1 đợc gán cho liên kết N-Ni. Dải hấp thụ của nhóm C=S ở 828 cm -1 bị dịch chuyển về vùng tần số thấp 807 cm -1 ở phổ phức chất chứng tỏ S đã tham gia tạo phức. Dải ứng với tần số dao động hoá trị của nhóm OH ở 3444 cm -1 không xuất hiện ở trên phổ của phức chứng tỏ O đã tham gia tạo phức và dải hấp thụ ở 456cm -1 đợc gán cho liên kết Ni-O. Tơng tự nh vậy đối với trờng hợp isatin và phức chất các dải hấp thụ của các nhóm có liên quan đến sự tạo phức đều có sự biến đổi. Đồng thời trên phổ của phức xuất hiện một số dải hấp thụ ở vùng tần số thấp: 503 cm -1 , 439cm -1 có thể gán cho dao động hoá trị của các liên kết N-Ni, Ni-O, Ni-S. 75 Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXV, số 1A-2006 Nh vậy phổ IR của các phức chất và phối tử cho thấy sự tạo phức của các thiosemicacbazon xảy ra các nguyên tử S của nhóm C = S, N của nhóm hidrazin và O của nhóm phenol (hoặc xeton). Trong phức với Ni(II) thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbazon isatin đều là các phối tử ba càng. Từ những dữ kiện của các phơng pháp nghiên cứu trên chúng tôi đề nghị công thức cấu tạo và phơng trình phản ứng tạo phức nh sau: III.2. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của phối tử và các phức chất Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn Gram(+) đợc đa ra ở Bảng 6. Bảng 6. Hoạt lực kháng khuẩn của các chất nghiên cứu TT Vi khuẩn Chất B.P B.C 1 Hthsc; - - 2 H 2 thsal ++ ++ 3 [Ni(Hthsal)Cl] + ++ 4 H 2 this - - 5 [Ni(Hthis)Cl] + + BC: Bacillus cereus BP: Bacillus pumillus + Dấu (-): không có tác dụng kháng khuẩn, Dấu (+): có tác dụng kháng khuẩn. + Số lợng dấu (+) đợc đánh giá tơng đối theo bán kính vòng tròn kháng khuẩn. Nh vậy, các chất đem thử nghiệm đều có tác dụng ức chế đối với vi khuẩn B.C và B.P. Hoạt lực kháng khuẩn của các thiosemicacbazon cao hơn hẳn thiosemicacbazit, của phức chất nói chung cao hơn các phối tử tơng ứng. Các phức chất có tác dụng ức chế đối với vi khuẩn B.C lớn hơn B.P. H 2 this [Ni(Hthis)Cl] H 2 thsa Ni(Hthsa)Cl OH NH C NH 2 HC = N S O NH C NH 2 HC = N Ni Cl S + NiCl 2 + HCl Cl Ni C C N H O N = C N NH 2 S C =N C N H O NH 2 S NH C + NiCl 2 + HCl 76 P. T. H. Tuyết N. H. Du N. T. L. Phơng, Tổng hợp và thăm dò , tr. 71-76 IV. Kết luận Thiosemicacbazon salixilandehit, thiosemicacbazon isatin và phức chất Ni(II) của chúng đã đợc tổng hợp. Bằng các phơng pháp nghiên cứu: chuẩn độ complexon, phổ hấp thụ electron, phân tích nhiệt, phổ hồng ngoại cấu trúc của các chất đã đợc thiết lập. Các phức Ni(II) thu đợc đều là vuông phẳng, trong đó các phối tử đều thể hiện là phối tử ba càng liên kết đợc thực hiện qua nguyên tử S, N-hidrazin và O. Kết quả này phù hợp với kết quả của một số công trình nghiên cứu về phức chất kim loại của các phối tử này [2, 3]. Các chất đều có khả năng ức chế đối với hai loại vi khuẩn thử nghiệm, khả năng ức chế của phức chất cao hơn phối tử tự do. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà, ứng dụng một số phơng pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục, Hà Nội, 1999. [2] Dơng Tuấn Quang, Luận án Tiến sĩ, Viên Hoá học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, 2002. [3] Marisa Belicchi Ferrari, Franco Bisceglie and et al. Syntheis, Characterization and X-ray structures of new antiproliferative and proapoptotic natural aldehyde thiosemicarbazones and their nickel(II) and copper(II) complexes, Journal of Inorganic Biochemistry, 90 (2002), 113-126. [4] Rejane Lucia de Lima, Leticia Regina de Souza Teixeira, Nicke(II), copper(I) and copper(II) complexes of bidentate heterocyclic thiosemicarbazones, Journal Braz Chem Soc, Vol.10, N 0 3 (1999), 184-188. SUMMARY Synthesizing and investigating biological activity of Ni(II) complexes with salixilaldehyde Thiosemicacbazone and isatin Thiosemicacbzone Isatin thiosemicarbazone, salixilaldehyde thiosemicarbzone and their Ni(II) complexes were synthesized and characterized by elemental analysis, IR and UV-Vis spectras and thermal analysis. The investigating biological activity of the ligand and their complexes have been tested against the bacteria of Gram(+) group , Bacillus cereues (B.C) and Bacillus pumillus (B.P). (a) Khoa Hoá học, Trờng Đại học Vinh (c) Trờng THPT NGhi lộc I, Sở GD&ĐT Nghệ An . học. II.4. Thử hoạt tính kháng khuẩn của phối tử và các phức chất Thiosemicacbazon và các phức chất đợc thử hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn thuộc nhóm Gram (+) là vi khuẩn BC (Baciluss. 71 Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXV, số 1A-2006 Tổng hợp và thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của các Phức chất Ni (II) với Thiosemicacbazon salixilandehit và thiosemicacbzon isatin. salixilandehit và thiosemicacbazon isatin, thử hoạt tính kháng khuẩn của phức thu đợc với một số vi khuẩn Gram((+). II.Thực nghiệm II.1. Tổng hợp các phối tử và phức chất II.1.1. Tổng hợp