Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp và nghiên cứu các hợp chất phức tạp là một trong những hướng phát triển của hoá học vô cơ hiện đại. Có thể nói rằng hiện nay hoá học phức chất đang phát triển rực rỡ và là nơi hội tụ những thành tựu của hoá lí, hoá phân tích, hoá hữu cơ, hóa sinh, hóa môi trường… Hoá học phức chất có quan hệ mật thiết với hoá hữu cơ và là lĩnh vực mà các nhà hoá học hữu cơ có thể tìm thấy những ứng dụng thực tế cho các hợp chất mà họ tổng hợp hoặc tách biệt được. Rất nhiều phức chất đã được sử dụng làm xúc tác cho nhiều phản ứng mới lạ trong tổng hợp hữu cơ nhất là trong tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa chọn lập thể. Việc sử dụng các phối tử hữu cơ đã cho hoá học phức chất một không gian phát triển vô tận và đầy hứa hẹn, bởi vì nghệ thuật tổng hợp hữu cơ tinh vi có thể giúp tạo ra hàng loạt phối tử thoả mãn yêu cầu đa dạng của sự tạo phức và phù hợp với việc hiện thực hoá các ý tưởng sáng tạo độc đáo của các nhà hoá học Hoá học phức chất đang phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hoá sinh cả về lí thuyết và ứng dụng: rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hoá sinh vô cơ và trong y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất trong các hệ sinh học. Những quá trình quan trọng nhất của sự sống như sự quang hợp, sự vận chuyển oxi và cacbon đioxit trong cơ thể, sự xúc tác enzim đã dần được sáng tỏ nhờ xác định được cấu trúc và vai trò Trong những năm gần đây hoá học phức chất phát triển một cách mạnh mẽ không những trong nghiên cứu hàn lâm mà cả trong nghiên cứu ứng dụng vào công nghiệp. Trong công nghiệp hoá học, xúc tác phức chất đã làm thay đổi cơ bản qui trình sản xuất nhiều hoá chất cơ bản như axetanđehit, axit axetic, và nhiều loại vật liệu như chất dẻo, cao su. Những hạt nano phức chất chùm kim loại đang được nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành hoá học xanh sao cho nó được các quá trình sản xuất không gây độc hại cho môi trường, cũng như cho việc tạo lập các vật liệu vô cơ mới với những tính năng ưu việt so với các vật liệu truyền thống. Trong lĩnh vực mạ điện và bảo vệ kim loại các phức chất được sử dụng để làm tăng cường sự bám dính, độ bóng các lớp mạ, sự xuất hiện các hợp chất phức không tan trên bề mặt kim loại sẽ làm chậm hẳn quá trình ăn mòn kim loại. Trong lĩnh vực tinh chế kim loại phức chất được sử dụng để tách riêng các nguyên tố hiếm, các kim loại quý. Ngoài ra phức chất còn được sử dụng trong lĩnh vực xúc tác, nhiếp ảnh… Trong phân tích người ta sử dụng phức chất trong các phép phân tích định tính, định lượng, những phức chất có màu đậm thường được ứng dụng trong phương pháp so màu, trong phân tích người ta cũng thường sử dụng phức chất để che ion lạ, làm thuốc thử chuẩn độ, làm chất chỉ thị. Với những ứng dụng to lớn như trên, nên phức chất trở thành mục tiêu nghiên cứu của các nhà hóa học hiện nay. Thiosemicacbazon đóng vai trò rất quan trọng trong sinh hóa vô cơ, đáng chú ý nhất là hoạt tính sinh học của chúng. Phối tử này được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp phức chất vì phức chất của nó có độ bền cao và khả năng hòa tan tốt trong các dung môi thông thường. Gần đây các công trình nghiên cứu về phức chất của nhiều tác giả cho thấy rằng, thiosemicacbazon cũng như các dẫn xuất của nó có hoạt tính sinh học khá mạnh, chúng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, kháng lao, chống phân bào...Trong một số trường hợp, tính chất này thể hiện ở phức chất kim loại mạnh hơn so với phối tử tự do. Những ứng dụng của các phức chất với phối tử là thiosemicacbazon và các dẫn xuất đang được nghiên cứu, phát triển ở nhiều nước trên thế giới. Tiểu luận này xin được giới thiệu một số công trình trên thế giới và trong nước đã nghiên cứu về vấn đề này.
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TIỂU LUẬN HÓA HỌC PHỨC CHẤT ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CỦA PHỨC TẠO THÀNH GIỮA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ CÁC PHỐI TỬ THUỘC HỌ THIOSEMICACBAZON GVHD: TS Võ Quang Mai HVTH: Đào Thị Thúy Hằng Lớp: Cao học hóa – Khóa 18 Ngành: Hóa vô Huế, tháng 05 năm 2011 -1- MỞ ĐẦU Tổng hợp nghiên cứu hợp chất phức tạp hướng phát triển hoá học vô đại Có thể nói hoá học phức chất phát triển rực rỡ nơi hội tụ thành tựu hoá lí, hoá phân tích, hoá hữu cơ, hóa sinh, hóa môi trường… Hoá học phức chất có quan hệ mật thiết với hoá hữu lĩnh vực mà nhà hoá học hữu tìm thấy ứng dụng thực tế cho hợp chất mà họ tổng hợp tách biệt Rất nhiều phức chất sử dụng làm xúc tác cho nhiều phản ứng lạ tổng hợp hữu tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa chọn lập thể Việc sử dụng phối tử hữu cho hoá học phức chất không gian phát triển vô tận đầy hứa hẹn, nghệ thuật tổng hợp hữu tinh vi giúp tạo hàng loạt phối tử thoả mãn yêu cầu đa dạng tạo phức phù hợp với việc thực hoá ý tưởng sáng tạo độc đáo nhà hoá học Hoá học phức chất phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hoá sinh lí thuyết ứng dụng: nhiều thành tựu lĩnh vực hoá sinh vô y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất hệ sinh học Những trình quan trọng sống quang hợp, vận chuyển oxi cacbon đioxit thể, xúc tác enzim dần sáng tỏ nhờ xác định cấu trúc vai trò Trong năm gần hoá học phức chất phát triển cách mạnh mẽ nghiên cứu hàn lâm mà nghiên cứu ứng dụng vào công nghiệp Trong công nghiệp hoá học, xúc tác phức chất làm thay đổi qui trình sản xuất nhiều hoá chất axetanđehit, axit axetic, nhiều loại vật liệu chất dẻo, cao su Những hạt nano phức chất chùm kim loại nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành "hoá học xanh" cho trình sản xuất không gây độc hại cho môi trường, cho việc tạo lập vật liệu vô với tính ưu việt so với vật liệu truyền thống -2- Trong lĩnh vực mạ điện bảo vệ kim loại phức chất sử dụng để làm tăng cường bám dính, độ bóng lớp mạ, xuất hợp chất phức không tan bề mặt kim loại làm chậm hẳn trình ăn mòn kim loại Trong lĩnh vực tinh chế kim loại phức chất được sử dụng để tách riêng các nguyên tố hiếm, các kim loại quý Ngoài phức chất còn được sử dụng lĩnh vực xúc tác, nhiếp ảnh… Trong phân tích người ta sử dụng phức chất các phép phân tích định tính, định lượng, những phức chất có màu đậm thường được ứng dụng phương pháp so màu, phân tích người ta cũng thường sử dụng phức chất để che ion lạ, làm thuốc thử chuẩn độ, làm chất chỉ thị Với những ứng dụng to lớn trên, nên phức chất trở thành mục tiêu nghiên cứu của các nhà hóa học hiện Thiosemicacbazon đóng vai trò quan trọng sinh hóa vô cơ, đáng ý hoạt tính sinh học chúng Phối tử sử dụng rộng rãi tổng hợp phức chất phức chất có độ bền cao khả hòa tan tốt dung môi thông thường Gần công trình nghiên cứu phức chất nhiều tác giả cho thấy rằng, thiosemicacbazon dẫn xuất có hoạt tính sinh học mạnh, chúng có khả kháng nấm, kháng khuẩn, kháng lao, chống phân bào Trong số trường hợp, tính chất thể phức chất kim loại mạnh so với phối tử tự Những ứng dụng phức chất với phối tử thiosemicacbazon dẫn xuất nghiên cứu, phát triển nhiều nước giới Tiểu luận xin giới thiệu số công trình giới nước nghiên cứu vấn đề Do kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên chắn có nhiều thiếu sót mong góp ý, giúp đỡ quý thầy giáo bạn để tiểu luận hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn./ -3- NỘI DUNG Sơ lược phức chất 1.1 Khái niệm hóa học phức chất Chúng ta biết nguyên tố hoá học riêng biệt kết hợp với tạo thành hợp chất đơn giản, hay hợp chất bậc nhất, ví dụ oxit (Na 2O, CuO, ), halogenua (NaCl, CuCl2, ) Những hợp chất đơn giản lại kết hợp với tạo thành hợp chất bậc cao, hay hợp chất phân tử, ví dụ K 2HgI4 (HgI2.2KI); Ag(NH3)2Cl (AgCl.2NH3); K4Fe(CN)6 [Fe(CN)2 4KCN] Gọi chúng hợp chất phân tử để nhấn mạnh nguyên tử hay gốc, mà phân tử kết hợp với Cấu tạo chúng không giải thích thoả đáng khuôn khổ thuyết hóa trị cổ điển Có vấn đề đặt số hợp chất phân tử hợp chất gọi hợp chất phức (phức chất) Theo A Werner, tác giả thuyết phối trí phức chất hợp chất phân tử bền dung dịch nước, không phân huỷ phân huỷ hợp phần tạo thành hợp chất Trong lịch sử phát triển hoá học phức chất có nhiều định nghĩa phức chất tác giả khác Tác giả định nghĩa thường thiên việc nhấn mạnh tính chất hay tính chất khác phức chất, dựa dấu hiệu thành phần chất lực tạo phức Sở dĩ chưa có định nghĩa thật thoả đáng khái niệm phức chất nhiều trường hợp ranh giới rõ rệt hợp chất đơn giản phức chất Một hợp chất, tuỳ thuộc vào điều kiện nhiệt động, coi hợp chất đơn giản, lại coi phức chất Chẳng hạn, trạng thái natri clorua gồm đơn phân tử NaCl (hợp chất nhị tố đơn giản), trạng thái tinh thể, phép phân tích cấu trúc tia X rõ, phức chất cao phân tử (NaCl) n, ion Na + -4- phối trí cách đối xứng kiểu bát diện ion Cl –, ion Cl– phối trí tương tự ion Na+ Để nhiều phân rõ ranh giới tồn phức chất đưa định nghĩa sau A Grinbe: Phức chất hợp chất phân tử xác định, kết hợp hợp phần chúng lại tạo thành ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả tồn dạng tinh thể dung dịch Trong trường hợp riêng, điện tích ion phức tạp không Định nghĩa tất nhiên chưa thật hoàn hảo bao gồm oxiaxit kiểu H2SO4 muối sunfat Điều nhược điểm, số mặt coi hợp chất phức chất Cho đến gần người ta bàn luận khái niệm phức chất Theo K B Iaximirxki “phức chất hợp chất tạo nhóm riêng biệt từ nguyên tử,ion phân tử với đặc trưng: a) có mặt phối trí, b) không phân ly hoàn toàn dung dịch (hoặc chân không), c) có thành phần phức tạp (số phối trí số hoá trị không trùng nhau)” Trong ba dấu hiệu tác giả nhấn mạnh phối trí, nghĩa phân bố hình học nguyên tử nhóm nguyên tử quanh nguyên tử nguyên tố khác Do có mặt phối trí phân tử nên người ta gọi phức chất hợp chất phối trí Tuy nhiên, khái niệm “phức chất” rộng khái niệm “hợp chất phối trí” Phức chất bao gồm hợp chất phân tử rõ tâm phối trí hợp chất xâm nhập.Khi tạo thành phức chất hợp chất đơn giản kết hợp với cách tuỳ tiện mà phải tuân theo quy luật định Các quy luật dùng làm sở cho việc điều chế phức chất, quy luật điều khiển trình hình thành chúng nghiên cứu môn hoá học phức chất Hiện nay, người ta hay dùng khái niệm phức chất sau: Phức chất ion hay phân tử phối trí có chứa nguyên tử trung tâm (hoặc gọi nhân thường kim loại chuyển tiếp) liên kết với -5- nguyên tử, nhóm nguyên tử ion khác (gọi phối tử, số phối trí vượt hóa trị thông thường nguyên tử trung tâm hợp chất thường gặp 1.2 Kim loại chuyển tiếp khối d Nguyên tử kim loại chuyển tiếp có nhiều obitan hoá trị, có nhiều obitan trống có độ âm điện lớn kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ có khả nhận cặp electron chất tạo phức tốt Những phức chất biết đến nghiên cứu đầu phức kim loại chuyển tiếp Có lẽ xanh Beclin có thành phần KCl.Fe(CN) 2.Fe(CN)3 Điesbat người Đức điều chế vào đầu kỷ XVIII để làm chất bột màu phức chất biết sử dụng Phức chất thứ hai biết Taxae người Pháp vào năm 1789 hợp chất màu nâu đỏ tạo nên amoniac kết hợp với quặng kim loại coban Các kim loại chuyển tiếp có đặc tính có ứng suất căng, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao Cũng tính chất khác kim loại chuyển tiếp, tính chất khả điện tử quỹ đạo d vị trí xác định mạng kim loại Các tính chất kim loại chuyển tiếp rõ có nhiều điện tử chia sẻ hạt nhân Các kim loại chuyển tiếp có tính chất bản: Tạo hợp chất có màu, có nhiều trạng thái ôxi hóa khác nhau, chất xúc tác tốt, tạo phức chất 1.3 Phối tử Một kim loại chuyển tiếp (hoặc cation chúng) liên kết dễ dàng với nhiều nguyên tử phân tử Đây tượng tạo phức kim loại (hoặc ion) cấu trúc phức tạo thành Nguyên tử phân tử liên kết với kim loại gọi phối tử Phối tử anion thường gặp là: F -, Cl-, I-, OH-, CN-, SCN-, C2O42-, S2O32-, Những phối tử phân tử thường gặp H 2O, NH3, CO, NO, pyriđin (C5H5N), etylenđiamin (H2N-CH2-CH2-NH2) Dựa vào số nguyên tử mà phối tử phối trí quanh nguyên tử trung tâm, -6- người ta chia phối tử thành phối tử phối tử nhiều Những anion F-, Cl-, OH-, CN- phân tử H2O, NH3 phối tử Anion C2O42-, phân tử etylenđiamin phối tử hai Phân tử phối tử đa phối trí liên kết với ion trung tâm cầu nội qua số nguyên tử, tạo thành vòng phức chất chứa phối tử tạo vòng gọi phức chất vòng (phức chất vòng càng, hợp chất chelat) Ví dụ: cho đồng (II) hiđroxit tương tác với axit aminoaxetic (glyxin) tạo thành phức chất trung hoà: Mỗi phân tử glyxin sử dụng hai nhóm chức: kết hợp với ion trung tâm qua nguyên tử nitơ nhóm amino theo chế cho-nhận, qua nguyên tử oxi nhóm cacboxyl liên kết cộng hóa trị thông thường Sau số ví dụ khác: Ở hoá học hữu người ta biết vòng hay vòng cạnh vòng bền nhất, có lượng tự nhỏ Những vòng cạnh bền hơn, vòng cạnh không bền Những điều áp dụng vào lĩnh vực phức chất Ở ion oxalat tạo vòng cạnh nên có xu hướng tạo phức mạnh so với ion sunfat cacbonat (tạo vòng cạnh) Sở dĩ hiđrazin NH 2–NH2 chiếm chỗ phối trí ghép vòng cạnh: -7- Vòng không bền nên bị đứt hiđrazin liên kết với kim loại qua nguyên tử N, liên kết nhóm NH2 thứ hai biểu thị dạng tương tác với axit Ví dụ, phức chất [Pt(NH3)2(N2H4)2]Cl2 có khả kết hợp với hai phân tử HCl theo phương trình phản ứng: Ví dụ phối tử phối trí β’,β’’,β’’’-triaminotrietylamin N(CH 2–CH2–NH2)3 phức chất: [CuN(CH2–CH2–NH2)3]2+, [PtN(CH2–CH2–NH2)3]2+ v.v Một ví dụ phối tử có khả chiếm chỗ phối trí anion axit etilenđiamintetraaxetic Trong phức chất NH4[Co(EDTA)], EDTA liên kết với Co(III) qua nguyên tử O nguyên tử N: Sự có mặt nhóm tạo vòng phức chất chelat làm tăng mạnh độ bền so với phức chất có thành phần tương tự không chứa nhóm tạo vòng Sự tăng độ bền gọi hiệu ứng chelat Ví dụ, ion hexaammin coban (III) [Co(NH3)6]3+ có Kkb = 7.10–39 25oC, tris-(etilenđiamin) coban (III) có Kkb = 2.10–49 nhiệt độ -8- 1.4 Minh họa cấu trúc số phức [CoCl(NO )(NH ) ] + Cấu trúc phức chất K2[Co2(C6H4O7)2(H2O)4].4H2O -9- Cấu trúc phức chất sắt hemoglobin - 10 - Thiosemicacbazit thiosemicacbazon Thiosemicacbazit chất kết tinh màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 181 ÷ 1830C, có công thức cấu tạo sau: Các nguyên tử N(1), N(2), N(3), C S nằm mặt phẳng Liên kết C=S có độ bội nhỏ 2, liên kết C-N (1) C-N(2) có độ bội lớn 1, liên kết khác có độ bội gần Thiosemicacbazit có khả ngưng tụ với hợp chất cacbonyl để tạo thành thiosemicacbazon R R C O + H2N NH R' C NH2 C - H2O N NH R' S C NH2 S Phản ứng thực môi trường etanol - nước có axit axetic làm xúc tác Chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazit qua giai đoạn sau: R C O + H2N NH ' R C NH2 C ' R S R NH NH C OH NH2 S R C R' R (1) NH NH OH C NH2 (2) C N NH R' S C NH2 + H2O S Giai đoạn (1) phản ứng giai đoạn cộng nucleophin: R C O + H2N NH R' C NH2 C R C S R ' R chậm O- NH2 NH C S NH2 nhanh R' O- C NH NH2 NH C S R R' - 11 - OH NH C S NH2 NH2 Giai đoạn xúc tác axit axetic axit hoạt hoá nhóm cacbonyl cách proton hoá nhóm R R C O + + H C R' OH R' R R C OH + H2N NH ' R C NH2 R S R NH2 NH C OH NH2 S R C R' C ' NH2 NH OH C NH2 C -H+ R' S NH NH OH C NH2 S Như vậy, có mặt axit môi trường làm cho tốc độ phản ứng tăng lên Tuy nhiên, tăng nồng độ axit đến mức tốc độ phản ứng giảm nồng độ tác nhân nucleophin bị giảm proton hoá thiosemicacbazit H2N NH C NH2 + H3N H+ NH C NH2 S S Sự biến thiên nồng độ chất phản ứng theo pH giai đoạn (1) biểu diễn hình 2.1 C Hình 2.1: Sự biến thiên nồng độ OH (1) thiosemicacbazit (2) theo pH Giai đoạn (2) phản ứng xảy sau: R R C ' R OH NH NH C NH2 + + H C R' S - 12 - OH2 NH NH C S NH2 R R C R' NH NH OH2 C NH2 C -H2O NH R' S R NH C NH2 S R C NH ' R NH C NH2 -H+ S C N NH ' R C NH2 S Tốc độ phản ứng hợp chất cacbonyl với thiosemicacbazit phụ thuộc hiệu ứng không gian nhóm nối với nhóm cacbonyl Ở trạng thái rắn, phân tử thiosemicacbazit phân tử thiosemicacbazon, nguyên tử S N(3) nằm vị trí trans với qua liên kết C-N(2) Nguyên nhân tượng có xuất liên kết hiđro N(1) H…N(3) Với đa dạng tính chất phong phú số lượng hợp chất cacbonyl, tổng hợp nhiều thiosemicacbazon khác Mặt khác, thiosemicacbazon lại có nhiều hoạt tính sinh học quí có khả phối trí với nhiều kim loại tạo phức chất có nhiều ứng dụng lĩnh vực xúc tác; phân tích; y học Vì vậy, ngày có nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tổng hợp thiosemicacbazon Phức chất thiosemicacbazit thiosemicacbazon Jensen - nhà hoá học tiếng lĩnh vực hợp chất phối trí người Đức người tổng hợp nghiên cứu phức chất Cu(II), Ni(II), Co(II) với thiosemicacbazit Ông chứng minh hợp chất này, thiosemicacbazit phối trí qua nguyên tử S N nhóm hiđrazin Trong trình tạo phức, phân tử thiosemicacbazit chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình cis, đồng thời xảy di chuyển nguyên tử H nhóm amin sang nguyên tử S H (3) H N N H (2) C H (3) H N H N (2) C N(1) H SH N H (1) H S Nguyên tử H bị thay kim loại, tạo thành hợp chất nội phức theo sơ đồ: - 13 - H2 N H2N N C H2 M S N N S C NH2 Sau công trình Jensen hàng loạt thông báo tạo phức thiosemicacbazit với kim loại chuyển tiếp khác, nhiên đến năm 60 kỷ này, việc nghiên cứu phức chất kim loại chuyển tiếp trở thành hệ thống Đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp phức Fe với phối tử thuộc họ thiosemicacbazit thiosemicacbazon Sau nêu vài hợp chất phức thiosemicacbazon với Fe tổng hợp, nghiên cứu [Fe(HFPT) 2]Cl2, [Fe(HFPT)2]Cl3 với (HFPT: 2-focmylpiriđin thiosemicacbazon); [Fe(HAPT)2)]Cl2, [Fe(HAPT)(APT)]Cl2 [Fe(Pranthas)2][FeCl4] với với (HAPT: 2-axetylpiriđin (HPranthas: thiosemicacbazon) [41]; 2-axetylpiriđin-N(4),N(4)-(butan-1,4-điyl) thiosemicacbazon) [23]; [Fe(C7H7N4S)2]X.nH2O với (C7H7N4S piriđin-2-cacbanđehit thiosemicacbazonat, X: Cl, ClO4, NO3, PF6) Trong công trình [2], tác giả trình bày cách thức tổng hợp xác định cấu trúc số phức thiosemicacbazon salixylanđehit (H 2thsa), thiosemicacbazon isatin (H2this), thiosemicacbazon axetylaxeton (H2thac) với ion kim loại Cu2+, Co3+, Ni2+… H2thsa, H2this, H2thac, phối tử càng, chúng có xu hướng thể dung lượng phối trí cực đại Liên kết phối trí thực qua nguyên tử S, N nhóm hiđrazin O nhóm OH hợp chất cacbonyl Khi tham gia tạo phức, thiosemicacbazon phối tử trung hoà phối tử mang điện tích âm tương ứng với dạng thion thiol hợp chất Khi phối tử điện tích âm H 2thsa, H2this dạng thiol H2thac dạng thion Trong công trình [11, 12], tác giả nghiên cứu tạo phức Pt(II) với nhiều thiosemicacbazon khác 4-phenylthiosemicacbazon isatin (H24phthis), thiosemicacbazon salixyanđehit (H2thsa), thiosemicacbazon điaxetylmonoxim (H2thdi), 4-phenylthiosemicacbazon điaxetylmonoxim (H24phthdi), thiosemicacbazon furanđehit (H2thfu) công trình [1] tác giả nghiên cứu tạo phức Co với 4-phenylthiosemicacbazon isatin Cấu trúc chi tiết phức chất - 14 - thiết lập dựa phương pháp khác phổ khối lượng, phổ cộng hưởng từ proton, phổ hồng ngoại… thử hoạt tính sinh học phức tổng hợp Một số ứng dụng thiosemicacbazit, thiosemicacbazon phức chất chúng Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon phức chất chúng có cấu tạo phân tử đa dạng sử dụng nhiều lĩnh vực khác Năm 1999, Sivadasan Chettian cộng tổng hợp chất xúc tác gồm phức chất thiosemicacbazon với số kim loại chuyển tiếp polistiren Đây chất xúc tác dị thể cho hiệu suất cao, chúng sử dụng phản ứng tạo nhựa epoxy từ cyclohexen stiren Năm 1995, Offiong nghiên cứu tác dụng chống ăn mòn 4-phenylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (2AP4PTSC) 4-etylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (2AP4ETSC) thép nhẹ (98%Fe) [20] Kết cho thấy hiệu ức chế cực đại 2AP4PTSC đạt 80,67% 2AP4ETSC đạt 74,59% Nói chung, ức chế ăn mòn tăng lên theo nồng độ thiosemicacbazon Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon có khả tạo nhiều phức chất Khả ứng dụng lĩnh vực phân tích để tách xác định hàm lượng nhiều kim loại khác R.Murthy sử dụng thiosemicacbazon hiđroxi axetophenon việc xác định hàm lượng Pd phương pháp trắc quang Bằng phương pháp xác định Pd khoảng nồng độ 0,042 -10,600 µ g/l [34] Kim loại xác định phương pháp chiết-trắc quang dựa sở tạo phức với 4-phenylthiosemicacbazon thiophenanđehit, phức chiết vào cloroform từ môi trường axit H2SO4 sau lắc khoảng 10 phút Định luật Beer tuân theo khoảng nồng độ Pd từ 0,04 – 6,00 µ g/l [29] Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon phức chất chúng có nhiều tính chất quí, sử dụng rộng rãi thực tế Tuy nhiên, tính chất đáng ý hoạt tính sinh học chúng Chính điều thu hút quan tâm đặc biệt - 15 - nhà khoa học, nhằm ứng dụng vào lĩnh vực y học, khả ức chế tế bào ung thư Các phức Fe(III): [Fe(2Am4DH)2]Cl, [Fe(2Am4Me)2]Cl [Fe(2Am4Et)2]Cl với H2Am4DH: 2-pyridinfocmamit thiosemicacbazon; H2Am4Me: N(4)-metyl H2Am4Et: N(4)-etyl cho thấy chúng có khả ức chế phát triển tế bào ung thư với nồng độ phức thấp Năm 1950 Hamre cộng phát cho chuột uống dẫn xuất có khả chống lây bệnh neurovaccinial Đây nghiên cứu hoạt tính chống virut thiosemicacbazon Kể từ đó, ngày có nhiều công trình công bố liên quan đến loại hợp chất Các nhà khoa học Ấn Độ thử lâm sàng dẫn xuất thiosemicacbazon N-metyl isatin- β (methisazon) Nghiên cứu xem chứng hoạt tính chống vi rút hữu hiệu thiosemicacbazon thể người Có thiosemicacbazon dùng làm dược phẩm như: thiosemicacbazon p-axetaminobenzanđehit (thiocetazon-TB1), thiosemicacbazon 4- etylsunfobenzanđehit, thiosemicacbazon pyriđin pyriđin dùng để chữa bệnh lao Cho đến TB1 thuốc hiệu nghiệm bệnh H3C C H N NH O C NH2 S Thiosemicacbazon isatin dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa làm thuốc sát trùng, thiosemicacbazon quinon monoguanyl hiđrazon có khả diệt khuẩn gam dương H2N C H N N N NH NH C NH2 S Ngoài ra, nhiều thiosemicacbazon có tác dụng đặc biệt trình điều trị viêm nhiễm Để tìm hiểu chế tác dụng kháng khuẩn thiosemicacbazon, nhiều tác giả tiến hành thí nghiệm khác Domagk cộng ông so - 16 - sánh khả kháng khuẩn thiosemicacbazon với thiosemicacbazit thấy khả kháng khuẩn thiosemicacbazon mạnh nhiều Từ ông cho khả kháng khuẩn thiosemicacbazon toàn phân tử thành phần phân tử thuỷ phân sinh thực tế thiosemicacbazon bền Thiosemicacbazon 2-axetylpyriđin số phức kim loại chúng nghiên cứu Các tác giả nhận thấy chúng có khả kháng sốt rét, kháng khuẩn, kháng vi rút [36, 37] Offiong cộng nghiên cứu hoạt tính sinh học 4-phenylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (Ac-4Ptsc) phức tạo thành từ phối tử với số kim loại chuyển tiếp Kết cho thấy chúng có khả ức chế phát triển vi khuẩn nồng độ thấp Trong phức Cu(II) thể hoạt tính mạnh nhất, có khả kháng Proteus, Klebsiella-Enterobacter, Salmonella typhi, S aureus, Shigella, Pseudomonas, E coli Streptococcus Đối với phức Ni(II) hầu hết loại khuẩn bị ức chế Tuy nhiên tác động Shigella Pseudomonas phức Ni(II) chưa phát [36] Phức chất 2-metylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (Ac-2Mtsc), 4metylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (Ac-4Mtsc) 4-phenylthiosemicacbazon 2axetylpyriđin (Ac-4Ptsc) với kim loại nhóm platin nghiên cứu [36, 37] Kết thử hoạt tính sinh học cho thấy khả kháng khuẩn chúng tăng theo dãy: Phức Ac-4Mtsc > phức Ac-4Ptsc > phức Ac-2Mtsc Trong trật tự xét theo kim loại là: Phức Ru(III) > Pt(II) > Ir(III) > Pd(II) > Rh(III) I.H Hall cộng nhận thấy phức Cu(II), Co(II) với thiosemicacbazon 2-furanđehit có độc tính mạnh chống lại phát triển tế bào ung thư người ung thư biểu mô tử cung, ung thư buồng trứng, ung thư phổi phát triển bệnh bạch cầu [21] Các tác giả cho phức ức chế trình tổng hợp chuyển hoá axit nucleic dẫn đến giảm lượng - 17 - đeoxynucleotit chuyển hoá thành ADN Khi ủ tế bào bệnh bạch cầu L1210 với phức nồng độ 100 µ M 24 gây nên phân mảnh ADN làm chết tế bào Năm 2000, D Horton O Varela tổng hợp phức Cu(II), Pt(II), Pd(II) với 3-deoxyl 1,2-bis (thiosemicacbazon) D-glucoza [24] N C HC N S C N S CH2 N C NH2 M NH2 M = Cu, Pt, Pd CHOH CHOH CH2OH Các phối tử phức thử hoạt tính chống vi rút bệnh bại liệt loại tế bào ung thư tiền thận khỉ Kết cho thấy phối tử khả ức chế, phức Cu, Pt Pd có khả ức chế vi rút với giá trị EC50 tương ứng 5,8; 10,5 14,4 µ g / ml Ở Việt Nam, công trình [1, 2, 3, 4, 11] tác giả công bố khả kháng khuẩn khả ức chế tế bào ung thư số thiosemicacbazon phức chất kim loại chúng Hai phức Cu(Hthis)Cl Mo(Hth) 3Cl3 đem thử nghiệm có tác dụng làm giảm thể tích khối u, giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào từ làm giảm số phát triển u Khả ức chế phát triển tế bào ung thư SARCOMAR-TG 180 chuột nhắt trắng SWISS Cu(Hthis)Cl 43,99 %, Mo(Hth)3Cl3 36,8 % Chỉ số gián phân lô điều trị thấp lô đối chứng, chứng tỏ phức chất ức chế trình phân bào tế bào ung thư Cả chế phẩm làm tăng tỉ lệ Anaphen Như vậy, phức chất chủ yếu ức chế giai đoạn chuẩn bị tách đôi tế bào Có lẽ phức chất làm cho băng co rút vùng xích đạo tế bào không đạt tới phát triển hoàn thiện, gây khó khăn cho việc phân đôi tế bào - 18 - Khả ức chế tế bào ung thư SARCOMAR-TG 180 Cu(Hthis)Cl 22,24 % Mo(Hth)3Cl3 3,42 % [2, 3] Các thiosemicacbazon phức chất chúng có nhiều hoạt tính sinh học quí Tuy nhiên, để đưa chúng vào chữa trị bệnh cho người hoạt tính sinh học chúng phải đảm bảo độ tan tối thiểu Đa số thiosemicacbazon phức chất chúng tan nước, điều làm ảnh hưởng phần đến việc bào chế thuốc từ loại hợp chất Tuy nhiên, có nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm tăng độ tan chúng lên để đưa chúng vào thể người dạng dung dịch tăng tác dụng thuốc Chẳng hạn, độ tan nước thiosemicacbazon 3-aminopyriđin-2-cacboxanđehit (3AP) 0,1 mg/ml tăng nồng độ không đáng kể cách thay đổi pH chất hoạt động bề mặt Để đạt nồng độ mong muốn (> 4mg/ml), lượng 5-10 mg pha 1ml dung dịch gồm 70 % polietilenglicol 30 % etanol Tuy nhiên, 3-AP kết tủa trở lại pha loãng để tránh tượng kết tủa tác giả axit hoá dung dịch axit citric [30, 31] KẾT LUẬN Thiosemicacbazon có khả tạo phức tốt với kim loại chuyển tiếp Các phức tạo thành ứng dụng thực tế đặc biệt hoạt tính sinh học đáng quý chống ung thư, chống bại liệt, chống sốt rét, Do có hoạt tính sinh học đặc biệt mà giới phức chất thiosemicacbazon quan tâm nghiên cứu ứng dụng nhiều nhà khoa học giới Mong muốn có ý nghĩa thiết thực việc tổng hợp phức chất có khả bào chế thuốc để chữa trị bệnh nan y, hiểm nghèo mà ngày nhân loại phải đối mặt - 19 - Vì thế, tiềm phức chất họ thiosemicacbazon kim loại chuyển tiếp ngày rộng lớn, đầy hứa hẹn Và giá trị lớn tiểu luận giúp cho người nghiên cứu nắm vững ứng dụng phức thiosemicacbazon kim loại chuyển tiếp cách sâu sắc hơn, bổ sung cho thêm nhiều kiến thức thực tế phức nói riêng hóa học nói chung Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn thầy Võ Quang Mai tận tình giảng dạy hướng dẫn để hoàn thành tiểu luận này! / TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Viết Ánh (2005), Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc thăm dò hoạt tính sinh học phức coban với 4-phenylthiosemicacbazon isatin, Luận văn thạc sĩ Hoá học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế Trịnh Ngọc Châu (1993), Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo phức chất coban, niken, đồng molipđen với số thiosemicacbazon thăm dò hoạt tính sinh học chúng, Luận án phó tiến sĩ Hoá học, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội Trịnh Ngọc Châu, Trần Công Yên, Nguyễn Thị Quỳ, Vũ Đăng Độ, Lê Chí Kiên (1993) “Hiệu ứng ức chế phát triển số phức chất vi khuẩn tế bào ung thư”, Di truyền học ứng dụng, 2, tr 46-48 Nguyễn Thị Phương Chi, Nguyễn Hoài Nam, Dương Tuấn Quang (2004), “Nghiên cứu - 20 - tổng hợp, hoạt tính sinh học số phức chất kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon”, Tạp chí Y học thực hành, (10), tr 11-13 Glikina F.B., Kliutnicov N.G.(1981), Hoá học phức chất, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Hoàng Nhâm (2001), Hoá học vô cơ, tập 3, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Dương Tuấn Quang (2002), Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc thăm dò hoạt tính sinh học phức Platin với số thiosemicacbazon, Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học – Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia Dương Tuấn Quang, Vũ Đăng Độ, Chu Đình Kính (2005), “Phổ hấp thụ electron số phức chất thiosemicacbazonat Pt(II)”, Tạp chí Hoá học, 43(3), tr 322- 325 21 Hall l.H., Lackey C.B., Kilter T.D., Durham R.W (2000), “Cytotoxicity of copper and cobalt complexes of furfural semicarbazone and thiosemicarbazone derivatives in murine and human tumor cell lines”, Pharmazie, 55(12), pp 914-937 24 Horton D., Varela O., (2000), “Cu, Pt, and Pd complexes of the 3-deoxy-1,2bis(thiosemicarbazone) derived from D-glucose”, Journal of the Indian Chemical 29 Society, 328(3), pp 425-429 Jin L.J., Uesugi K., Nishioka H., Kumagai T., Nagahiro T (1994), “Extractionspectrophotometric determination of palladium with 3-thiophenaldehyde-4-phenyl- 3-thiosemicarbazone”, Microchemical journal, 50(1), pp 88-93 30 Lever A.B.P.(1969), Inorganic Electronic Spectroscopy, Elsevier publishing 31 company, Amsterdam-London-New York Li J., Xiang L.L.M, Qin W.L.M., Zheng L.M, King I (1998), “Synthesis and biological evaluation of a water soluble phosphate produg of 3-aminopyridine-2carboxaldehyde thiosemicarbazone (3-AP)”, Bioorganic and medicinal chemistry 34 letters, 8(22), pp 3159-3164 Murthy G.V., Reddy T.S (1992), “o-Hydroxyacetophenone thiosemicarbazone as a reagent for the rapid spectrophotometric determination of palladium” Talanta 36 39(6), pp.697-701 Offiong O.E., Martelli S (1992), “Antifungal and antibacterial activity of 2acetylpyridine-(4-phenylthiosemicarbazone) and its metal (II) complexes”, ll 37 Farmaco, 47(12), pp 1543-1554 Offiong O.E., Martelli S et al (1995), “Synthesis and biological activity of novel metal complexes of 2-acetylpiridine thiosemicarbazones”, II Farmaco, 50(9), pp 625-632 - 21 - - 22 - [...]... [30, 31] KẾT LUẬN Thiosemicacbazon có khả năng tạo phức tốt với kim loại chuyển tiếp Các phức tạo thành được ứng dụng trong thực tế đặc biệt là hoạt tính sinh học đáng quý như chống ung thư, chống bại liệt, chống sốt rét, Do có các hoạt tính sinh học đặc biệt đó mà hiện nay trên thế giới các phức chất của thiosemicacbazon đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới... (H2thac) với các ion kim loại như Cu2+, Co3+, Ni2+… H2thsa, H2this, H2thac, đều là các phối tử 3 càng, chúng luôn có xu hướng thể hiện dung lượng phối trí cực đại bằng 3 Liên kết phối trí được thực hiện qua các nguyên tử S, N của nhóm hiđrazin và O của nhóm OH trong các hợp chất cacbonyl Khi tham gia tạo phức, các thiosemicacbazon có thể là phối tử trung hoà hoặc phối tử mang 2 điện tích âm tương ứng với... kháng khuẩn của thiosemicacbazon với thiosemicacbazit và thấy khả năng kháng khuẩn của thiosemicacbazon mạnh hơn rất nhiều Từ đó ông cho rằng khả năng kháng khuẩn của thiosemicacbazon là của toàn bộ phân tử chứ không phải của các thành phần do phân tử thuỷ phân sinh ra và thực tế thiosemicacbazon rất bền Thiosemicacbazon của 2-axetylpyriđin và một số phức kim loại của chúng đã được nghiên cứu Các tác giả... nguyên tử S H (3) H N N H (2) C H (3) H N H N (2) C N(1) H SH N H (1) H S Nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại, do đó tạo thành hợp chất nội phức theo sơ đồ: - 13 - H2 N H2N N C H2 M S N N S C NH2 Sau công trình của Jensen là hàng loạt các thông báo về sự tạo phức của thiosemicacbazit với các kim loại chuyển tiếp khác, tuy nhiên mãi đến năm 60 của thế kỷ này, việc nghiên cứu phức chất của kim loại chuyển. .. nghĩa và thiết thực nhất là việc tổng hợp được những phức chất mới có khả năng bào chế thuốc để chữa trị các bệnh nan y, hiểm nghèo mà ngày nay nhân loại đang phải đối mặt - 19 - Vì thế, tiềm năng của các phức chất giữa họ thiosemicacbazon và kim loại chuyển tiếp ngày càng rộng lớn, đầy hứa hẹn Và giá trị lớn nhất của tiểu luận này là giúp cho người nghiên cứu nắm vững được những ứng dụng của phức giữa. .. thiosemicacbazon và phức chất của chúng Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon và phức chất của chúng có cấu tạo phân tử đa dạng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Năm 1999, Sivadasan Chettian và các cộng sự đã tổng hợp những chất xúc tác gồm phức chất của thiosemicacbazon với một số kim loại chuyển tiếp trên nền polistiren Đây là những chất xúc tác dị thể cho hiệu suất cao, chúng được sử dụng trong phản ứng. .. nhiều thiosemicacbazon khác nhau Mặt khác, thiosemicacbazon lại có nhiều hoạt tính sinh học quí cũng như có khả năng phối trí với nhiều kim loại tạo ra những phức chất có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như xúc tác; phân tích; y học Vì vậy, ngày càng có nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tổng hợp các thiosemicacbazon mới 3 Phức chất của thiosemicacbazit và thiosemicacbazon Jensen - nhà hoá học... “Hiệu ứng ức chế phát triển của một số phức chất đối với vi khuẩn và tế 4 bào ung thư”, Di truyền học và ứng dụng, 2, tr 46-48 Nguyễn Thị Phương Chi, Nguyễn Hoài Nam, Dương Tuấn Quang (2004), “Nghiên cứu - 20 - tổng hợp, hoạt tính sinh học của một số phức chất của kim loại chuyển tiếp với 5 thiosemicacbazon , Tạp chí Y học thực hành, (10), tr 11-13 Glikina F.B., Kliutnicov N.G.(1981), Hoá học phức chất,... quả thử hoạt tính sinh học cho thấy khả năng kháng khuẩn của chúng tăng theo dãy: Phức của Ac-4Mtsc > phức của Ac-4Ptsc > phức của Ac-2Mtsc Trong khi đó trật tự xét theo kim loại là: Phức của Ru(III) > Pt(II) > Ir(III) > Pd(II) > Rh(III) I.H Hall và các cộng sự nhận thấy rằng phức của Cu(II), Co(II) với thiosemicacbazon 2-furanđehit có độc tính mạnh chống lại sự phát triển của các tế bào ung thư ở người... giữa các thiosemicacbazon và kim loại chuyển tiếp một cách sâu sắc hơn, bổ sung cho mình thêm nhiều kiến thức thực tế về phức nói riêng và về hóa học nói chung Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Võ Quang Mai đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn để tôi hoàn thành được tiểu luận này! / TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Lê Viết Ánh (2005), Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức coban