ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

BIỆN THỊ TUYẾN

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO
VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA
CÁC PHỨC CHẤT Ni(II) VỚI THIOSEMICACBAZON
P – ĐIMETYL AMINOBENZANĐEHIT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

Biện Thị Tuyến

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TẠO
VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA
CÁC PHỨC CHẤT Ni(II) VỚI THIOSEMICACBAZON
P – ĐIMETYL AMINOBENZANĐEHIT

Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã Số: 60 44 25
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Trịnh Ngọc Châu

Hà Nội - 2013


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trịnh Ngọc Châu,
đã giao đề tài và đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn
này.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Vô cơ
- Khoa Hóa học, BGH, Phòng sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận
văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Hóa học, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em
hoàn thành luận văn này
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu, các thầy cô,
anh chị em trong trường THPT Thuận Thành số 1- Bắc Ninh đã tạo điều kiện giúp
đỡ và động viên em trong suốt khóa học.

Hà nội, tháng 5 năm 2013
Tác giả luận văn

Biện Thị Tuyến


CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
1


H - NMR: Phổ cộng hƣởng từ proton

13

C - NMR: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C

IR, FT-IR: Phổ hấp thụ hồng ngoại
UV-Vis: Phổ hấp thụ electron
MS: Phổ khối lƣợng
ESI - MS: Phổ khối lƣợng ion hóa bằng phun electron
IC50: nồng độ ức chế 50%
EDTA: axit etylenđiamintetraaxetic

Hth: thiosemicacbazit

Hmth: N(4)-metyl thiosemicacbazit

Hpth: N(4)-phenyl thiosemicacbazit

Hthpmb: thiosemicacbazon p-đimetyl
amino benzanđehit


Hmthpmb: N(4)-metyl thiosemicacbazon
p-đimetyl amino benzanđehit

Hpthpmb: N(4)-phenyl thiosemicacbazon
p-đimetyl amino benzanđehit



MỤC LỤC
Trang
Mở đầu…………………………………………………………………………….

1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN………………………………………………………

3

1.1. Thiosemicacbazit và dẫn xuất của nó…………………………………………

3

1.1.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon………………………………..

3

1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazit…………

4

Và thiosemicacbazon
1.2. Một số ứng dụng của thiosemicacbazon và phức chất của chúng……………

7

1.3. Giới thiệu về niken……………………………………………………………

9


1.3.1. Niken…………………………………………………………………..

9

1.3.2. Khả năng tạo phức…………………………………………………….

10

1.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu phức chất…………………………………….

11

1.4.1. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng…………………………………………..

11

1.4.2. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại…………………………………

12

1.4.3. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân…………………………….

15

1.4.4. Phƣơng pháp phổ hấp thụ electron……………………………………..

21

1.4.4.1. Các kiểu chuyển mức electron trong phân tử phức chất………


21

a. Chuyển mức trong nội bộ phối tử…………………………..

21

b. Sự chuyển mức chuyển điện tích…………………………..

22

c. Sự chuyển d – d…………………………………………….

22

1.4.4.2. Sự tách các số hạng năng lƣợng của ion trung tâm ……………

23

trong các trƣờng đối xứng khác nhau
1.4.4.3. Phổ hấp thụ electron của các phức chất Ni(II)…………………

24

a. Phức bát diện………………………………………………..

24

b. Phức chất tứ diện……………………………………………


24

c. Phức chất vuông phẳng………………………………….......

25

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM…………………………………………………...

26

2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu và kỹ thuật thực nghiệm…………………………..

26

2.1.1. Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………….

26

2.1.2. Hóa chất………………………………………………………………..

26


2.1.3. Kỹ thuật thực nghiệm………………………………………………….

27

2.1.3.1. Các điều kiện ghi phổ………………………………………….

27


2.1.3.2. Các phần mềm hỗ trợ giải phổ………………………………..

27

a. Phần mềm hỗ trợ giải phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13C

27

b. Phần mềm hỗ trợ giải phổ khối lƣợng……………………….

28

2.1.3.3. Xác định hàm lƣợng kim loại trong phức chất………………..

29

a. Phá mẫu phức của niken…………………………………….

29

b. Xác định hàm lƣợng niken trong phức chất…………………

29

2.1.3.4. Phƣơng pháp thủ hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của
các phối tử và các phức chất…………………………………..

29


2.2. Tổng hợp phối tử và phức chất……………………………………………….

30

2.2.1. Tổng hợp phối tử………………………………………………………

30

2.2.2. Tổng hợp phức chất…………………………………………………...

32

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………...

34

3.1. Phân tích hàm lƣợng kim loại trong phức chất……………………………….

34

3.2. Phổ khối lƣợng của các phức chất……………………………………………

34

3.3. Nghiên cứu phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại………….

37

3.4. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13C của các phối tử và phức chất……….


43

3.4.1. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H và 13C của các phối tử………………..

43

3.4.2. Phổ cộng hƣởng từ proton của các phức chất………………………….

55

3.5. Nghiên cứu phối tử và phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ electron…..

59

3.6. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của phối tử và phức chất………………..

62

KẾT LUẬN………………………………………………………………………..

63

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………

64


DANH MỤC CÁC BẢNG
TT


Tên bảng

Trang

1.1.

Các dải hấp thụ thụ chính trong phổ IR của thiosemicacbazit

13

1.2.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của Hth

19

1.3.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H - NMR của Hmth

19

1.4.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của Hmth

19

1.5.


Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H - NMR của Hpth

20

1.6.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của Hpth

20

1.7.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H - NMR của pmb

20

1.8.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C - NMR của pmb

20

1.9.

Bảng tách các số hạng năng lƣợng trong các trƣờng đối xứng khác

24

nhau
2.1.


Các thiosemicacbazon tổng hợp đƣợc

32

2.2.

Các phức chất, màu sắc và một số dung môi hòa tan chúng

33

3.1.

Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại trong các phức chất

34

3.2.

Khối lƣợng mol của các phức chất theo công thức phân tử giả định

36

và thực nghiệm
3.3.

Cƣờng độ tƣơng đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử

36


trên phổ khối lƣợng và theo lý thuyết của phức chất Ni(thpmb)2
3.4.

Cƣờng độ tƣơng đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử

37

trên phổ khối lƣợng và theo lý thuyết của phức chất Ni(mthpmb)2
3.5.

Cƣờng độ tƣơng đối của các pic đồng vị trong cụm pic ion phân tử

37

trên phổ khối lƣợng và theo lý thuyết của phức chất Ni(pthpmb)2
3.6.

Các dải hấp thụ đặc trƣng trong phổ của Hthpmb, Ni(thpmb)2,

42

Hmthpmb, Ni(mthpmb)2, Hpthpmb và Ni(pthpmb)2
3.7.

Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 1H-NMR của các phối tử

51

3.8.


Các tín hiệu cộng hƣởng trong phổ 13C-NMR của các phối tử

51

3.9.

Các tín hiệu trong phổ cộng hƣởng từ proton của các phức chất

57


3.10. Các cực đại hấp thụ trên phổ UV-Vis của các phối tử và phức chất

61

3.11. Kết quả thủ hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

62


DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

1.1.

Sự tách mức năng lƣợng của các obitan d và sự sắp xếp electron của


10

ion Ni2+ (d8) trong các trƣờng đối xứng Oh, D4h (bát diện lệch) và D4h
vuông phẳng
1.2

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C (chuẩn) của thiosemicacbazit

19

1.3

Phổ cộng hƣởng từ proton (chuẩn) của N(4)-metyl thiosemicacbazit

19

13

1.4

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân C (chuẩn) của N(4)-metyl thiosemicacbazit

19

1.5

Phổ cộng hƣởng từ proton (chuẩn) của N(4)-phenyl thiosemicacbazit

20


1.6

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C (chuẩn) của N(4)-phenyl thiosemicacbazit

20

1.7

Phổ cộng hƣởng từ proton (chuẩn) p-đimetylamino benzanđehit

20

1.8

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C (chuẩn) của p-đimetylamino benzanđehit

20

3.1

Phổ khối lƣợng của phức chất Ni(thpmb)2

34

3.2

Phổ khối lƣợng của phức chất Ni(mthpmb)2

35


3.3

Phổ khối lƣợng của phức chất Ni(pthpmb)2

35

3.4

Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hthpmb

39

3.5

Phổ hấp thụ hồng ngoại của Ni(thpmb)2

39

3.6

Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hmthpmb

40

3.7

Phổ hấp thụ hồng ngoại của Ni(mthpmb)2

40


3.8

Phổ hấp thụ hồng ngoại của Hpthpmb

41

3.9

Phổ hấp thụ hồng ngoại của Ni(pthpmb)2

41

3.10 Phổ cộng hƣởng từ proton của thiosemicacbazit

44

3.11 Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hthpmb

45

3.12 Phổ cộng hƣởng từ proton (mô phỏng) của phối tử Hthpmb

45

13

3.13 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân C của phối tử Hthpmb

46


3.14 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C (mô phỏng) của phối tử Hthpmb

46

3.15 Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hmthpmb

47

3.16 Phổ cộng hƣởng từ proton (mô phỏng) của phối tử Hmthpmb

47

3.17 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C của phối tử Hmthpmb

48

3.18 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C (mô phỏng) của phối tử Hmthpmb

48


3.19 Phổ cộng hƣởng từ proton của phối tử Hpthpmb

49

3.20 Phổ cộng hƣởng từ proton (mô phỏng) của phối tử Hpthpmb

49


13
3.21 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân C của phối tử Hpthpmb

50

13

3.22 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân C (mô phỏng) của phối tử Hpthpmb

50

3.23 Phổ cộng hƣởng từ proton của phức chất Ni(thpmb)2

55

3.24 Phổ cộng hƣởng từ proton của phức chất Ni(mthpmb)2

56

3.25 Phổ cộng hƣởng từ proton của phức chất Ni(pthpmb)2

56

3.26 Phổ UV- Vis của phối tử Hthpmb và phức chất Ni(thpmb)2

59

3.27 Phổ UV- Vis của phối tử Hmthpmb và phức chất Ni(mthpmb)2

60


3.28 Phổ UV- Vis của phối tử Hpthpmb và phức chất Ni(pthpmb)2

60


MỞ ĐẦU

Phức chất đã và đang là đối tƣợng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học bởi
những ứng dụng to lớn của chúng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là đối với y học
trong việc chống lại một số dòng vi khuẩn, virut. Từ khi phát hiện hoạt tính ức chế
sự phát triển ung thƣ của phức chất cis - platin [Pt(NH3)2Cl2] vào năm 1969, nhiều
nhà hóa học và dƣợc học đã chuyển sang nghiên cứu hoạt tính sinh học của các
phức chất kim loại chuyển tiếp. Trong số đó, phức chất của các kim loại chuyển tiếp
với các phối tử hữu cơ nhiều chức, nhiều càng, có khả năng tạo hệ vòng lớn có cấu
trúc gần giống với cấu trúc của các hợp chất trong cơ thể sống đƣợc quan tâm hơn cả.
Một trong số các phối tử kiểu này là thiosemicacbazon và các dẫn xuất của nó.
Việc nghiên cứu các phức chất của thiosemicacbazon với các kim loại
chuyển tiếp đang thu hút nhiều nhà hóa học, dƣợc học, sinh - y học trên thế giới bởi
sự đa dạng về thành phần, cấu trúc và kiểu phản ứng của thiosemicacbazon. Ngày
nay, hàng năm có hàng trăm công trình nghiên cứu hoạt tính sinh học, kể cả hoạt
tính chống ung thƣ của các thiosemicacbazon và phức chất của chúng đăng trên các
tạp chí Hóa học, Dƣợc học, Y- sinh học v.v... nhƣ Polyhedron, Inorganica Chimica
Acta, Inorganic Biochemistry, European Journal of Medicinal Chemistry,
Toxicology and Applied Pharmacology, Bioinorganic & Medicinal Chemistry,
Journal of Inorganic Biochemistry v.v...
Các nghiên cứu hiện nay tập trung chủ yếu vào việc tổng hợp mới các
thiosemicacbazon và phức chất của chúng với các kim loại khác nhau, nghiên cứu
cấu trúc của các sản phẩm và khảo sát hoạt tính sinh học của chúng.
Mục tiêu của việc khảo sát hoạt tính sinh học là tìm kiếm đƣợc các hợp chất

có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh - y học khác nhƣ không
độc, không gây hiệu ứng phụ, không gây hại cho tế bào lành... để dùng làm thuốc
chữa bệnh cho ngƣời và vật nuôi.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu
cấu tạo và thăm dò hoạt tính sinh học của các phức chất Ni(II) với
thiosemicacbazon p-đimetyl aminobenzanđehit” với hy vọng những kết quả thu
đƣợc sẽ đóng góp một phần nhỏ dữ liệu cho lĩnh vực nghiên cứu phức chất của

1


thiosemicacbazon nói chung và hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon và
phức chất của chúng nói riêng.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. THIOSEMICACBAZIT VÀ DẪN XUẤT CỦA NÓ
1.1.1. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon
Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, nóng chảy ở 181-183oC. Kết
quả nghiên cứu nhiễu xạ tia X cho thấy phân tử có cấu trúc nhƣ sau:
(1)

H2N

Gãc liªn kÕt MËt ®é ®iÖn tÝch
(2)

(1)


d NH
a
C c
H2N

(4)

d=122.5

S

b

N =
(2)
N =
C(4) =
N =
S =

o
a=118.8
o
b=119.7
o
c=121.5 o

-0.051
0.026

-0.154
0.138
-0.306

Trong đó các nguyên tử N(1), N(2), N(4), C, S nằm trên cùng một mặt phẳng. Ở
trạng thái rắn, phân tử thiosemicacbazit có cấu hình trans (nguyên tử S nằm ở vị trí
trans so với nhóm NH2) [1].
Khi thay thế một nguyên tử hiđro trong nhóm N(4)H2 bằng các gốc
hiđrocacbon khác nhau ta thu đƣợc các dẫn xuất thế của thiosemicacbazit. Ví dụ:
N(4) - phenyl thiosemicacbazit, N(4) - allyl thiosemicacbazit, N(4) - etyl
thiosemicacbazit, N(4) - metyl thiosemicacbazit …
Khi thiosemicacbazit hoặc dẫn xuất thế của nó ngƣng tụ với các hợp chất
cacbonyl sẽ tạo thành các thiosemicacbazon tƣơng ứng theo sơ đồ 1.1 (R’’: H, CH3,
C2H5, C3H5, C6H5...).
R

+

C





H2N

R'

N
H


C

R'

NHR''

S

C

N

O

H

N
H

C

NHR''

S

R

R
C

R'

H
+

+

O

R

N

N
H

C

NHR''

H2O

R'

C

N

N
H


OH H

S

Sơ đồ 1.1: Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo thành thiosemicacbazon

3

C
S

NHR''


Phản ứng tiến hành trong môi trƣờng axit theo cơ chế A N. Trong điều kiện
thƣờng, phản ứng ngƣng tụ chỉ xảy ra ở nhóm N(1)H2 hiđrazin [5] vì trong số các
nguyên tử N của thiosemicacbazit cũng nhƣ dẫn xuất thế N(4) của nó, nguyên tử N(1)
có mật độ điện tích âm lớn nhất.
1.1.2. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazit và
thiosemicacbazon
Jensen là ngƣời đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của
thiosemicacbazit [1]. Ông đã tổng hợp, nghiên cứu phức chất của thiosemicacbazit
với Cu(II), Ni(II), Co(II) và đã chứng minh rằng trong các hợp chất này
thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử S và N(1). Trong quá trình tạo
phức, phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình cis,
đồng thời xảy ra sự chuyển nguyên tử H từ N(2)H sang nguyên tử S và nguyên tử H
này bị thay thế bởi kim loại.
NH2


NH2
N
H2N

H2N

NH

N

C

C

D¹ng thion

HS

C

C

H2N

S

N

M


H2N

M

S

S

S

NH2

NH2

N

H2N

NH2
C

M

N

C

D¹ng thiol

NH2


cis

H2N

S
trans

Sơ đồ 1.2: Sự tạo phức của thiosemicacbazit

Sau Jensen, nhiều tác giả khác cũng đƣa ra kết quả nghiên cứu về sự tạo
phức của thiosemicacbazit với các kim loại chuyển tiếp khác. Nghiên cứu phức chất
của thiosemicacbazit với Ni(II) [18] và Zn(II) [19] bằng các phƣơng pháp từ hoá,
phổ hấp thụ electron, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng đƣa ra kết luận rằng
liên kết giữa phân tử thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại đƣợc thực hiện trực
tiếp qua nguyên tử S và nguyên tử N(1), đồng thời khi tạo phức phân tử
thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis. Kết luận này cũng đƣợc khẳng định khi các

4


tác giả [18, 21] nghiên cứu phức của thiosemicacbazit với một số ion kim loại nhƣ
Pt(II), Pd(II), Co(II).
Nhƣ vậy, thiosemicacbazit có xu hƣớng thể hiện dung lƣợng phối trí bằng
hai và liên kết đƣợc thực hiện qua nguyên tử S và N(1). Để thực hiện kiểu phối trí
này cần phải tiêu tốn năng lƣợng cho quá trình chuyển phân tử từ cấu hình trans
sang cấu hình cis và chuyển vị nguyên tử H từ N(2) sang nguyên tử S. Năng lƣợng
này đƣợc bù trừ bởi năng lƣợng dƣ ra do việc tạo thêm một liên kết và hiệu ứng
đóng vòng [1]. Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp, do khó khăn về lập thể,
thiosemicacbazit đóng vai trò nhƣ một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hình

trans, khi đó liên kết đƣợc thực hiện qua nguyên tử S. Một số ví dụ điển hình về kiểu
phối trí này là phức của thiosemicacbazit với Ag(I) [25].
Sự đa dạng của các hợp chất cacbonyl làm cho các thiosemicacbazon phong
phú cả về số lƣợng và tính chất. Cũng nhƣ thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon
và các dẫn xuất của chúng có khuynh hƣớng thể hiện dung lƣợng phối trí cực đại.
Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa nguyên tử có khả năng tạo phức thì
thiosemicacbazon đóng vai trò nhƣ phối tử hai càng giống nhƣ thiosemicacbazit. Ví
dụ: các thiosemicacbazon của benzanđehit, xyclohexanon, axetophenon, octanal,
menton…

dạng thion

dạng thiol

tạo phức

Sơ đồ 1.3: Sự tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R (H, CH3, C2H5, C6H5…))

Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối
trí (D) và nguyên tử này đƣợc nối với nguyên tử N(1) qua hai hay ba nguyên tử trung
gian thì khi tạo phức, thiosemicacbazon này thƣờng có khuynh hƣớng thể hiện dung
lƣợng phối trí bằng 3 với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S. Ví dụ: thiosemicacbazon
hay dẫn xuất thiosemicacbazon của salixylanđehit (H2thsa hay H2pthsa), isatin
(H2this hay H2pthis), axetylaxeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpyr hay

5


H2pthpyr)... Trong phức chất của chúng với Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+..., các phối tử này
có bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành các vòng 5 hoặc 6 cạnh bền

[1, 4, 6]. Mô hình tạo phức của phối tử thiosemicacbazon ba càng đã đƣợc các tác
giả [1, 4] xác định nhƣ sau:
D

D
M

M

hoÆc

S

N

S

N

N

N
NH2

NH2

H

a)


a')

Các thiosemicacbazon bốn càng thƣờng đƣợc điều chế bằng cách ngƣng tụ
hai phân tử thiosemicacbazit với một phân tử đicacbonyl.
NHR
N
R

O
+
C
O

R'

NHR''

H2N

C

2

N
H

R

C
SH


N
C

2 H2O

+

C
C

S

R'

N

SH
N

C
NHR''

Sơ đồ 1.4: Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng

Các phối tử bốn càng loại này có bộ
nguyên tử cho N, N, S, S nằm trên cùng một
mặt phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí

N


phối trí trên mặt phẳng xích đạo của phức chất

N
HN

Cu

tạo thành.

NH

S

ClO4-

+

N

Trong một số ít trƣờng hợp, do khó khăn

HN

S

N
N

về lập thể các thiosemicacbazon mới thể hiện

vai trò của phối tử một càng [26]. Ví dụ nhƣ

6

(I)

(II)


phức chất của Cu(II) với N(4) - phenyl thiosemicacbazon 2-benzoylpyriđin [26] có
cấu tạo nhƣ hình trên. Trong đó, phối tử thứ hai đóng vai trò là phối tử 1 càng còn
phối tử thứ nhất là phối tử 3 càng.
1.2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIOSEMICACBAZON VÀ PHỨC CHẤT CỦA
CHÚNG

Các phức chất của thiosemicacbazon đƣợc quan tâm rất nhiều không chỉ vì ý
nghĩa khoa học mà các hợp chất này còn nhiều khả năng ứng dụng trong thực tiễn.
Các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm đến hoạt tính sinh học của
các thiosemicacbazon và phức chất của chúng. Hiện nay, ngƣời ta nghiên cứu các
phức chất trên cơ sở thiosemicacbazon với mong muốn tìm kiếm các hợp chất có
hoạt tính sinh học cao, ít độc hại dùng trong y dƣợc.
Hoạt tính sinh học của các thiosemicacbazon đƣợc phát hiện đầu tiên bởi
Domagk. Khi nghiên cứu các thiosemicacbazon, ông đã nhận thấy một số hợp chất
có hoạt tính kháng khuẩn [4]. Sau phát hiện của Domagk, một số tác giả khác [9,
22] cũng đƣa ra kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit,
thiosemicacbazon cũng nhƣ phức chất của chúng. Tác giả [36] cho rằng tất cả các
thiosemicacbazon của dẫn xuất thế para của benzanđehit đều có khả năng diệt vi
trùng lao. Trong đó p-axetaminobenzanđehit thiosemicacbazon (thiacetazon - TB1)
đƣợc xem là thuốc chữa bệnh lao hiệu nghiệm nhất hiện nay.
H3C


C

NH

CH N

O

NH C
S

NH2

(TB1)

Ngoài TB1, các thiosemicacbazon của pyriđin-3, 4-etyl sunfobenzanđehit
(TB3) và pyriđin-4 cũng đang đƣợc sử dụng để chữa bệnh lao. Thiosemicacbazon
isatin đƣợc dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc sát trùng.
Thiosemicacbazon của monoguanyl hiđrazon có khả năng diệt khuẩn gam (+)....
Phức chất của thiosemicacbazit với các muối clorua của mangan, niken, coban đặc
biệt là kẽm đƣợc dùng làm thuốc chống thƣơng hàn, kiết lị, các bệnh đƣờng ruột và

7


diệt nấm [1]. Phức chất của đồng (II) với thiosemicacbazit có khả năng ức chế sự
phát triển của tế bào ung thƣ [31].
Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các
thiosemicacbazon và phức chất với một số kim loại chuyển tiếp nhƣ Cu, Ni, Mo ...

Tác giả [1] đã tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit (Hth),
thiosemicacbazon salixylanđehit (H2thsa), thiosemicacbazon isatin (H2this) và phức
chất của chúng. Kết quả thử khả năng ức chế sự phát triển khối u cho thấy cả hai
phức chất Cu(Hthis)Cl và Mo(Hth)3Cl3 đều có tác dụng làm giảm mật độ tế bào ung
thƣ, giảm tổng số tế bào và từ đó đã làm giảm chỉ số phát triển của u. Khả năng ức
chế sự phát triển tế bào ung thƣ SARCOMAR-TG180 trên chuột trắng SWISS của
Cu(Hthis)Cl là 43,99% và của Mo(Hth)3Cl3 là 36,8%.
Tiếp sau đó, các tác giả [4, 6] đã tổng hợp và nghiên cứu phức chất của
Pt(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) với một số thiosemicacbazon. Kết quả cho thấy, các
phức chất của Pt(II) với N(4) - phenyl thiosemicacbazon isatin, thiosemicacbazon
furanđehit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ gan, ung thƣ màng
tim, ung thƣ màng tử cung. Phức chất của Pt(II) với N(4) - metyl thiosemicacbazon
isatin, N(4) - metyl thiosemicacbazon furanđehit đều có khả năng ức chế tế bào ung
thƣ màng tim và ung thƣ biểu mô ở ngƣời.
Tác giả [8] đã tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất giữa
Co(II), Ni(II), Cu(II) với các thiosemicacbazon mà hợp chất cacbonyl có nguồn gốc
từ tự nhiên nhƣ octanal, campho, xitronenlal, mentonua. Trong số đó, phức chất
Cu(II) của các phối tử thiosemicacbazon xitronenal và thiosemicacbazon menton
đều có khả năng ức chế mạnh trên cả hai dòng tế bào ung thƣ gan và phổi.
Gần đây, 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 [20]. Đây là những chất xúc tác dị thể đƣợc sử dụng trong phản ứng tạo
nhựa epoxy từ xyclohexen và stiren. Các phức chất của Pd với thiosemicacbazon
cũng có thể làm xúc tác khá tốt cho phản ứng nối mạch của anken (phản ứng Heck)
[23].

8


Một số thiosemicacbazon cũng đã đƣợc sử dụng làm chất ức chế quá trình ăn

mòn kim loại. Offiong O.E. đã nghiên cứu tác dụng chống ăn mòn kim loại của
N(4) - metyl thiosemicacbazon, N(4) - phenylthiosemicacbazon của 2-axetylpyriđin
đối với thép nhẹ (98%Fe). Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả ức chế cực đại của
chất đầu là 74,59% còn chất sau đạt 80,67% [15].
Các thiosemicacbazon còn đƣợc sử dụng trong hóa học phân tích để tách
cũng nhƣ xác định hàm lƣợng của nhiều kim loại. Ví dụ: phƣơng pháp trắc quang
đã đƣợc sử dụng để xác định hàm lƣợng của Cu(II) và Ni(II) trong dầu ăn và dầu
của một số loại hạt dựa trên khả năng tạo phức của chúng với 1-phenyl-1,2propanđion-2-oxim thiosemicacbazon [33], xác định hàm lƣợng Zn(II) trong cơ thể
ngƣời và các mẫu thuốc dựa trên khả năng tạo phức với phenanthraquinon
monophenyl thiosemicacbazon [30]… Nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực
sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [24] đã sử dụng các thiosemicacbaƣớc sóng (nm)

Chất
Hthpmb
Ni(thpmb)2
Hmthpmb
Ni(mthpmb)2
Hpthpmb
Ni(pthpmb)2

231
301
Chuyển nội bộ phối tử
248
315
Chuyển nội bộ phối tử
235
317
398
Chuyển nội bộ phối tử

243
322
Chuyển nội bộ phối tử
243
320
Chuyển nội bộ phối tử
242
317
Chuyển nội bộ phối tử

1

1

523
A1g → 1Bg

435
A1g → 1Eg

1

540
A1g → 1Bg

1

1

657

A1g → 1A2g

1

680
A1g → 1A2g

423
A1g → 1Eg

Theo tài liệu [1] phổ hấp thụ electron đối với phức chất vuông phẳng của
Ni(II) có thể đƣợc giải thích bằng giản đồ các mức năng lƣợng có liên kết π. Theo
đó, các phức chất vuông phẳng chứa lƣu huỳnh thioglicolat, thiosemicacbazit
thƣờng có 3 dải hấp thụ ứng với sự chuyển d - d: 1A1g → 1Eg, 1A2g→ 1B1g, 1A1g→
1

A2g tƣơng ứng ở khoảng 420, 510 và 625 nm. Các dải hấp thụ ở bƣớc sóng nhỏ

hơn đều thuộc bƣớc chuyển π - π* trong nội bộ phối tử. Phổ của các phức chất
nghiên cứu đều có một số cực đại hấp thụ ở vùng sóng ngắn (năng lƣợng cao), các
dải chuyển điện tích L - M ở khoảng 575 – 599 nm. Ngoài ra, trong phổ của phức
chất Ni(thpmb)2 còn có các chuyển 1A1g → 1B1g ở 523 và 1A1g → 1A2g ở 657 nm,
trong phổ của phức chất Ni(mthpmb)2 còn có các chuyển 1A1g → 1Eg ở 435 nm,
1

A1g → 1Bg ở 540 nm và 1A1g → 1A2g ở 680 nm.
Nhƣ vậy dựa trên phổ hấp thụ electron thì chúng tôi giả thiết cấu hình của

các phức chất là vuông phẳng và đƣa ra đƣa ra công thức cấu tạo của các phức chất
nhƣ sau:


61


R: H, CH3, C6H5
3.6. KẾT QUẢ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỐI TỬ VÀ
PHỨC CHẤT
Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của phối tử và phức chất đƣợc liệt
kê trong Bảng 3.11.
Bảng 3.11. Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
Nồng độ gây chết một nửa, IC50 (μg/ml)
Gram (+)
Gram (-)

Tên mẫu
NiCl2
Hthpmb
Ni(thpmb)2
Hmthpmb
Ni(mthpmb)2
Hpthpmb
Ni(pthpmb)2

Nấm

Lactobacillus
fermentum

Bacillus
subtilis


Staphylococcus
aureus

Salmonella
enterica

Escherichia
coli

Pseudomonas
aeruginosa

Candida
albican

>128
>128
>128
>128
>128
>128
>128

>128
>128
>128
>128
>128
>128

>128

>128
>128
>128
>128
>128
>128
>128

>128
>128
>128
>128
>128
>128
>128

>128
>128
>128
>128
>128
>128
>128

>128
>128
>128
>128

>128
>128
>128

>128
>128
>128
>128
>128
>128
>128

Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định đối với 07 mẫu, gồm: 01
mẫu muối: NiCl2, 03 mẫu phối tử: Hthpmb, Hmthpmb, Hpthpmb và 03 mẫu phức
chất: Ni(thpmb)2, Ni(mthpmb)2, Ni(pthpmb)2 trên 3 dòng vi khuẩn Gram (+), 3
dòng vi khuẩn Gram (-) và 1 dòng nấm đƣợc liệt kê trong Bảng 3.11, cho thấy các
mẫu đem thử chƣa thể hiện hoạt tính kháng sinh ở nồng độ và các chủng khuẩn đem
thử.

62


KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp đƣợc 3 phối tử thiosemicacbazon p-đimetyl amino
benzanđehit, N(4)-metyl thiosemicacbazon p-đimetyl amino benzanđehit và N(4)phenyl thiosemicacbazon p-đimetyl amino benzanđehit và 3 phức chất tƣơng ứng
của chúng với niken (II) đều có công thức dạng ML2.
2. Xác định đƣợc công thức phân tử của phức chất dựa trên phƣơng pháp
phân tích hàm lƣợng kin loại và phƣơng pháp phổ khối lƣợng. Công thức phân tử
của phức chất tổng hợp đƣợc lần lƣợt là NiC20H26N8S2, NiC22H30N8S2 và NiC32H34N8S2.


3. Xác định đƣợc liên kết trong phối tử và phức chất dựa trên phƣơng pháp
phổ hấp thụ hồng ngoại và phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H, 13C. Kết quả cho thấy
các thiosemicacbazon đều là phối tử 2 càng và liên kết với ion kim loại qua các
nguyên tử N(1) và S của phối tử.
Từ các dữ liệu thực nghiệm thu đƣợc, chúng tôi đƣa ra công thức cấu tạo của
các phức chất nhƣ sau:

R: H, CH3, C6H5
4. Đã thử hoạt tính kháng khuẩn của các phối tử và phức chất. Kết quả thu
đƣợc cho thấy, các mẫu thử của phối tử và phức chất tƣơng ứng đều chƣa thể hiện
hoạt tính kháng sinh ở nồng độ và các chủng vi khuẩn đem thử.

63


TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tiếng Việt
1. Trịnh Ngọc Châu (1993), Luận án phó tiến sĩ Hoá học, Trƣờng đại học Khoa
học Tự nhiên.
2. Trần Thị Đà, Nguyễn Hữu Đĩnh, (2006), Phức chất: Phương pháp tổng hợp và
nghiên cứu cấu trúc, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
3. Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2011), Hóa học vô cơ (quyển 2- các nguyên tố
d và f), Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
4. Dƣơng Tuấn Quang (2002), Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học, Trung tâm
khoa học Tự nhiên và Công nghệ quốc gia.
5. Đặng Nhƣ Tại, Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn (1980), Cơ sở hoá học hữu cơ,
Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.
6. Hà Phƣơng Thƣ (2003), Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học, Trung tâm
khoa học Tự nhiên và Công nghệ quốc gia.
7. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hoá học,

Nhà xuất bản Đại học Quốc gia.
8. Phan Thị Hồng Tuyết (2007), Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học, Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
II. Tiếng Anh
9. Adoración G. Quiroga, Jos Ð M. P, Eva I. Montero, Douglas X., (1999),
“Synthesis and characterization of Pd(II) and Pt(II) complexes of pisopropylbenzaldehyde N-protected thiosemicarbazones. Cytotoxic activity
against ras-transformed cells”, Journal of Inorganic Biochemistry, 75, p. 293 301.
10. Ahmed Jasim M. Al-Karawi, Adil Ahmed A. Al-Dulimi, Ali Mohamad A. AlMokaram, (2010), “Synthesis, characterization and thermal properties of sodium
pyruvate thiosemicarbazone and some of its metal complexes”, Journal of King
Saud University, p. 1 - 7.

64


11. Akinchan N.T. , Drozdzewski P.M., Holzer W., (2002), “Syntheses and
spectroscopic studies on zinc (II) and mercury (II) complexes of isatin-3thiosemicarbazone”, Journal of Molecular Structure, 641, p. 17 - 22 .
12. Altun Ah., Kumru M., Dimoglo A. (2001), “Study of electronic and structural
features of thiosemicarbazone and thiosemicarbazide derivatives demonstrating
anti-HSV-1 activity”, J. Molecular Structure (Theo. Chem), 535, pp.235-246.
13. Anayive P. Rebolledo, Marisol Vieites, Dinorah Gambino, Oscar E. Piro,
(2005), “Palladium(II) complexes of 2 - benzoylpyridine - derived
thiosemicarbazones: spectral characterization, structural studies and cytotoxic
activity”, Journal of Inorganic Biochemistry, 99, p. 698 - 706.
14. Anayive Pérez-Rebolledo, Isolda C. Mendes, Nivaldo L. Speziali, (2007),
“N(4)-Methyl-4-nitroacetophenone

thiosemicarbazone

and


its

nickel(II)

complex: Experimental and theoretical structural studies”, Polyhedron, 26, p.
1449 - 1458.
15. Ateya B. G., Abo-Elkhair B. M. and Abdel-Hamid I. A. (1976),
“Thiosemicarbazide as an inhibitor for the acid corrosion of iron”, Corrosion
Science, 16(3), pp.163-169.
16. Aysegül Karakücük-Iyidogan, Demet Tasdemir, Emine Elcin Oruc-Emre,
(2011), “Novel platinum(II) and palladium(II) complexes of thiosemicarbazones
derived from 5- substitutedthiophene-2-carboxaldehydes and their antiviral and
cytotoxic activities”, European Journal of Medicinal Chemistry, 46, p. 1 - 18.
17. Bornadi A., Gava G.G., (1994), “Synthesis, spectroscopic and structural
characterization

of

methyl

pyruvate

and

pyridoxalhydrazinopyruvoyl

thiosemicar-bazones”, Inorg. Chem. Acta, 223, p. 77 - 86.
18. Campbell J. M. (1975), “Transition metal complexes of thiosemicarbazide and
thiosemicarbazones” Coordination Chemistry Reviews, 15(2-3), pp.279-319.
19. Cavalca


M.,

Branchi

G.

(1960),

"The

crystal

structure

thiosemicarbazide zinc chloride", Acta crystallorg., 13, pp.688-698.

65

of

mono


20. Chettiar K.S., Sreekumar K. (1999), “Polystyrene-supported thiosemicarbazonetransition metal complexes: synthesis and application as heterogeneous
catalysts”, Polimer International, 48 (6), pp.455-460.
21. Diaz A., Cao R. and Garcia A. (1994), "Characterization and biological
properties of a copper(II) complex with pyruvic acid thiosemicarbazone",
Monatshefte fur Chemie/ Chemical Monthly, 125 (8-9), pp. 823-825.
22. Dimitra K.D., Miller J.R. (1999), “Palladium(II) and platinum(II) complexes of

pyridin-2-carbaldehyde thiosemicarbazone with potential biological activity.
Synthesis, structure and spectral properties”, Polyhedron, 18 (7), pp.1005-1013.
23. Dimitra K.D, Yadav P.N., Demertzis M.A., Jasiski J.P. (2004), “First use of a
palladium complex with a thiosemicarbazone ligand as catalyst precursor for the
Heck reaction”, Tetrahedron Letters, 45(14), pp.2923-2926.
24. G.M.Arain, M.Y.Khuhawar, “Liquid Chromatographic Analysis of Mercury(II)
and Cadmium(II) Using Dimethylglyoxal bis-(4-phenyl-3-thiosemicarbazone)
as Derivatizing Reagent”, Acta Chromatographica 20 (2008) 1, 25 – 41.
25. Guy Berthon

and

Torsten

Berg

(1976),

“Thermodynamics

of

silver-

thiosemicarbazide complexation”, The Journal of Chemical Thermodynamics,

8(12), pp.1145-1152.
26. Harry B.Gray and C.J.Ballhausen (1962), “A molecular obitan theory for square
planar metal complexes”, J. Am. Chem. Soc. 85 (1963) 260 – 265.
27. />28. Leuteris Papathanasis, Mavroudis A. Demertzis, Paras Nath Yadav (2004),

“Palladium(II) and platinum(II) complexes of 2-hydroxy acetophenone N(4)ethylthiosemicarbazone - crystal structure and description of bonding
properties”, Inorganica Chimica Acta, 357, p. 4113-4120.
29. M. Jesús Gismera, M.Antonia Mendiola, Jesús Rodriguez Procopio, M.Teresa
Sevilla (1998), “Copper potentiometric sensors based on copper complexes
containing thiohydrazone and thiosemicarbazone ligands”, Analytica Chimica
Acta (1999) 143 – 149

66