Tải bản đầy đủ

ỨNG DỤNG CỦA PHỨC TẠO THÀNH GIỮA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ CÁC PHỐI TỬ THUỘC HỌ THIOSEMICACBAZON

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 cơ

Huế, tháng 05 năm 2011
-1-


MỞ ĐẦU
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.

-2-


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.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn rằng có nhiều thiếu
sót rất mong được sự góp ý, giúp đỡ của quý thầy giáo và các bạn để tiểu luận của tôi
được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn./.

-3-


NỘI DUNG
1. Sơ lược về phức chất
1.1. Khái niệm cơ bản về hóa học phức chất
Chúng ta đã biết rằng khi các nguyên tố hoá học riêng biệt kết hợp với nhau thì
tạo thành các hợp chất đơn giản, hay các hợp chất bậc nhất, ví dụ các oxit (Na 2O,
CuO,...), các halogenua (NaCl, CuCl2,...). Những hợp chất đơn giản lại có thể kết hợp
với nhau 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 là các hợp chất
phân tử để nhấn mạnh rằng ở đây không phải là các nguyên tử hay các gốc, mà là các
phân tử kết hợp với nhau. Cấu tạo của chúng không được giải thích thoả đáng trong
khuôn khổ của thuyết hóa trị cổ điển. Có một vấn đề đặt ra là trong số các hợp chất
phân tử thì hợp chất nào được gọi là hợp chất phức (phức chất).
Theo A. Werner, tác giả của thuyết phối trí thì phức chất là hợp chất phân tử
nào bền trong dung dịch nước, không phân huỷ hoặc chỉ phân huỷ rất ít ra các hợp
phần tạo thành hợp chất đó. Trong lịch sử phát triển của hoá học phức chất đã có
nhiều định nghĩa về phức chất của các tác giả khác nhau. Tác giả của các định nghĩa
này thường thiên về việc nhấn mạnh tính chất này hay tính chất khác của phức chất,
đôi khi dựa trên dấu hiệu về thành phần hoặc về bản chất của lực tạo phức. Sở dĩ
chưa có được định nghĩa thật thoả đáng về khái niệm phức chất vì trong nhiều trường
hợp không có ranh giới rõ rệt giữa hợp chất đơn giản và phức chất. Một hợp chất, tuỳ
thuộc vào điều kiện nhiệt động, khi thì được coi là hợp chất đơn giản, khi thì lại được
coi là phức chất. Chẳng hạn, ở trạng thái hơi natri clorua gồm các đơn phân tử NaCl
(hợp chất nhị tố đơn giản), nhưng ở trạng thái tinh thể, thì như phép phân tích cấu
trúc bằng tia X đã chỉ rõ, nó là phức chất cao phân tử (NaCl) n, trong đó mỗi ion Na +
-4-


được phối trí một cách đối xứng kiểu bát diện bởi 6 ion Cl –, và mỗi ion Cl– được phối
trí tương tự bởi 6 ion Na+.
Để ít nhiều có thể phân rõ ranh giới tồn tại của phức chất có thể đưa ra định
nghĩa sau đây của A. Grinbe:
Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các hợp phần của
chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả năng tồn tại
ở dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch. Trong trường hợp riêng, điện tích của
ion phức tạp đó có thể bằng không.
Định nghĩa này tất nhiên cũng chưa thật hoàn hảo vì bao gồm cả các oxiaxit
kiểu H2SO4 và các muối sunfat. Điều này không phải là nhược điểm, vì về một số
mặt có thể coi các hợp chất này là phức chất.
Cho đến gần đây người ta vẫn còn bàn luận về khái niệm phức chất. Theo K. B.
Iaximirxki thì “phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt từ các
nguyên tử,ion hoặc phân tử với những đặc trưng: a) có mặt sự phối trí, b) không
phân ly hoàn toàn trong dung dịch (hoặc trong chân không), c) có thành phần phức
tạp (số phối trí và số hoá trị không trùng nhau)”. Trong ba dấu hiệu này tác giả nhấn
mạnh sự phối trí, nghĩa là sự phân bố hình học các nguyên tử hoặc các nhóm nguyên
tử quanh nguyên tử của một nguyên tố khác.
Do có mặt sự phối trí trong phân tử nên hiện nay người ta còn gọi phức chất là
hợp chất phối trí. Tuy nhiên, khái niệm “phức chất” rộng hơn khái niệm “hợp chất
phối trí”. Phức chất còn bao gồm cả những hợp chất phân tử trong đó không thể chỉ
rõ được tâm phối trí và cả những hợp chất xâm nhập.Khi tạo thành phức chất các hợp
chất đơn giản không thể kết hợp với nhau một cách tuỳ tiện mà phải tuân theo những
quy luật nhất định. Các quy luật dùng làm cơ sở cho việc điều chế phức chất, cũng
như các quy luật điều khiển quá trình hình thành chúng sẽ được nghiên cứu trong
môn hoá học phức chất.
Hiện nay, người ta hay dùng khái niệm phức chất sau:
Phức chất là một ion hay một phân tử phối trí có chứa nguyên tử trung tâm
(hoặc gọi là nhân và đây thường là kim loại chuyển tiếp) liên kết với những
-5-


nguyên tử, nhóm nguyên tử hoặc ion khác (gọi là phối tử, trong đó số phối trí vượt
quá hóa trị thông thường của nguyên tử trung tâm trong những hợp chất thường
gặp của nó.
1.2. Kim loại chuyển tiếp khối d
Nguyên tử kim loại chuyển tiếp có nhiều obitan hoá trị, trong đó có nhiều
obitan trống và có độ âm điện lớn hơn kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ cho nên rất
có khả năng nhận cặp electron và là chất tạo phức tốt
Những phức chất đã được biết đến và nghiên cứu đầu chính là phức của kim
loại chuyển tiếp. Có lẽ xanh Beclin có thành phần KCl.Fe(CN) 2.Fe(CN)3 do
Điesbat người Đức điều chế vào đầu thế kỷ XVIII để làm chất bột màu là phức
chất được biết và sử dụng đầu tiên. Phức chất thứ hai được biết bởi Taxae người
Pháp vào năm 1789 là hợp chất màu nâu đỏ tạo nên khi amoniac kết hợp với quặng
của kim loại coban.
Các kim loại chuyển tiếp có đặc tính là có ứng suất căng, khối lượng riêng,
nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao. Cũng như những tính chất khác của kim loại
chuyển tiếp, các tính chất này là do khả năng của các điện tử trong quỹ đạo d không
có vị trí xác định trong mạng của kim loại. Các tính chất này của kim loại chuyển
tiếp càng rõ khi càng có nhiều điện tử được chia sẻ giữa các hạt nhân.
Các kim loại chuyển tiếp có 4 tính chất cơ bản: Tạo hợp chất có màu, có thể có
nhiều trạng thái ôxi hóa khác nhau, là chất xúc tác tốt, tạo phức chất
1.3. Phối tử
Một kim loại chuyển tiếp (hoặc một trong những cation của chúng) có thể liên
kết dễ dàng với nhiều nguyên tử hoặc phân tử. Đây là hiện tượng tạo phức của
kim loại (hoặc của ion) và cấu trúc phức được tạo thành. Nguyên tử hoặc phân tử
liên kết với kim loại gọi là phối tử.
Phối tử anion thường gặp là: F -, Cl-, I-, OH-, CN-, SCN-, C2O42-,
S2O32-,...Những phối tử là phân tử thường gặp là H 2O, NH3, CO, NO, pyriđin
(C5H5N), etylenđiamin (H2N-CH2-CH2-NH2)...
Dựa vào số nguyên tử mà phối tử có thể phối trí quanh nguyên tử trung tâm,
-6-


người ta chia phối tử thành phối tử một càng và phối tử nhiều càng. Những anion
F-, Cl-, OH-, CN-...và những phân tử H2O, NH3 ... là phối tử một càng. Anion
C2O42-, phân tử etylenđiamin là phối tử hai càng.
Phân tử của các phối tử đa phối trí liên kết với ion trung tâm trong cầu nội
qua một số nguyên tử, tạo thành các vòng và những phức chất chứa phối tử tạo
vòng được gọi là phức chất vòng (phức chất vòng càng, hợp chất chelat). Ví dụ:
khi cho đồng (II) hiđroxit tương tác với axit aminoaxetic (glyxin) thì tạo thành
phức chất trung hoà:

Mỗi phân tử glyxin sử dụng hai nhóm chức: nó kết hợp với ion trung tâm qua
nguyên tử nitơ của nhóm amino theo cơ chế cho-nhận, và qua nguyên tử oxi của
nhóm cacboxyl bằng liên kết cộng hóa trị thông thường. Sau đây là một số ví dụ
khác:

Ở hoá học hữu cơ người ta biết rằng những vòng 5 hay vòng 6 cạnh là những
vòng bền nhất, có năng lượng tự do nhỏ nhất. Những vòng 4 cạnh kém bền hơn, còn
vòng 3 cạnh rất không bền. Những điều này cũng được áp dụng vào lĩnh vực phức
chất. Ở đây ion oxalat tạo vòng 5 cạnh nên có xu hướng tạo phức mạnh hơn so với
ion sunfat hoặc cacbonat (tạo vòng 4 cạnh). Sở dĩ hiđrazin NH 2–NH2 chỉ chiếm một
chỗ phối trí vì nó chỉ ghép vòng 3 cạnh:
-7-


Vòng này không bền nên bị đứt ra và hiđrazin chỉ liên kết với kim loại qua một
nguyên tử N, còn liên kết của nhóm NH2 thứ hai được biểu thị dưới dạng tương tác
với axit. Ví dụ, phức chất [Pt(NH3)2(N2H4)2]Cl2 có khả năng kết hợp với hai phân tử
HCl nữa theo phương trình phản ứng:

Ví dụ về phối tử phối trí 4 là β’,β’’,β’’’-triaminotrietylamin N(CH 2–CH2–NH2)3
trong các phức chất: [CuN(CH2–CH2–NH2)3]2+, [PtN(CH2–CH2–NH2)3]2+ v.v...
Một ví dụ về phối tử có khả năng chiếm 6 chỗ phối trí là anion của axit
etilenđiamintetraaxetic. Trong phức chất NH4[Co(EDTA)], EDTA liên kết với
Co(III) qua 4 nguyên tử O và 2 nguyên tử N:

Sự có mặt các nhóm tạo vòng trong các phức chất chelat làm tăng mạnh độ bền
so với các phức chất có thành phần tương tự nhưng không chứa nhóm tạo vòng. Sự
tăng độ bền như vậy được gọi là hiệu ứng chelat. Ví dụ, ion hexaammin coban (III)
[Co(NH3)6]3+ có Kkb = 7.10–39 . ở 25oC, trong khi đó tris-(etilenđiamin)
coban (III) có Kkb = 2.10–49 ở cùng nhiệt độ.

-8-


1.4. Minh họa cấu trúc của một số phức

[CoCl(NO )(NH ) ]
2
3 4

+

Cấu trúc phức chất K2[Co2(C6H4O7)2(H2O)4].4H2O
-9-


Cấu trúc phức chất của sắt trong hemoglobin

- 10 -


2. Thiosemicacbazit và thiosemicacbazon
Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, nhiệt độ nóng chảy
181 ÷ 1830C, có công thức cấu tạo như sau:

Các nguyên tử N(1), N(2), N(3), C và S hầu như nằm trên một mặt phẳng. Liên
kết C=S có độ bội nhỏ hơn 2, liên kết C-N (1) và C-N(2) có độ bội lớn hơn 1, còn các
liên kết khác có độ bội gần bằng 1.
Thiosemicacbazit có khả năng ngưng tụ với các 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 này được thực hiện trong môi trường etanol - nước có axit
axetic làm xúc tác
Chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazit qua 2 giai đoạn như 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) của phản ứng là 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 này được xúc tác bằng axit axetic vì axit hoạt hoá nhóm cacbonyl
bằng cách proton hoá nhóm này.
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, sự có mặt của axit trong môi trường sẽ làm cho tốc độ của phản ứng
tăng lên. Tuy nhiên, nếu cứ tăng nồng độ của axit thì đến mức nào đó tốc độ phản
ứng sẽ giảm đi vì khi ấy nồng độ của tác nhân nucleophin bị giảm đi do sự proton
hoá thiosemicacbazit.
H2N

NH

C

NH2

+

H3N

H+

NH

C

NH2

S

S

Sự biến thiên nồng độ của các chất phản ứng theo pH trong giai đoạn (1) có
thể biểu diễn bằng hình 2.1.

C

Hình 2.1: Sự biến thiên nồng độ của

OH (1) và thiosemicacbazit (2) theo pH

Giai đoạn (2) của phản ứng xảy ra như 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 của phản ứng giữa hợp chất cacbonyl với thiosemicacbazit cũng phụ
thuộc hiệu ứng không gian của nhóm thế nối với nhóm cacbonyl.
Ở trạng thái rắn, trong phân tử thiosemicacbazit cũng như phân tử
thiosemicacbazon, nguyên tử S và N(3) nằm ở vị trí trans với nhau qua liên kết C-N(2).
Nguyên nhân của hiện tượng này là do có sự xuất hiện liên kết hiđro N(1) H…N(3).
Với sự đa dạng về tính chất và phong phú về số lượng của các hợp chất
cacbonyl, có thể tổng hợp được rất 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 nổi tiếng trong lĩnh vực hợp chất phối trí người
Đức là người đầu tiên đã tổng hợp và nghiên cứu các phức chất của Cu(II), Ni(II),
Co(II) với thiosemicacbazit. Ông chứng minh rằng trong các hợp chất này,
thiosemicacbazit phối trí 2 càng qua nguyên tử S và N trong nhóm hiđrazin. Trong
quá trình tạo phức, phân tử thiosemicacbazit chuyển từ cấu hình trans sang cấu hình
cis, đồng thời xảy ra sự di chuyển nguyên tử H của 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 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 tiếp mới trở thành hệ thống.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp phức của Fe với phối tử thuộc họ
thiosemicacbazit và thiosemicacbazon. Sau đây có thể nêu một vài hợp chất phức
giữa thiosemicacbazon với Fe đã được tổng hợp, nghiên cứu như [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 là piriđin-2-cacbanđehit
thiosemicacbazonat, X: Cl, ClO4, NO3, PF6)
Trong công trình [2], tác giả đã trình bày cách thức tổng hợp cũng như
xác định cấu trúc của một số phức giữa thiosemicacbazon salixylanđehit (H 2thsa),
thiosemicacbazon isatin (H2this), thiosemicacbazon axetylaxeton (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 dạng thion và thiol của
hợp chất. Khi là phối tử 1 điện tích âm H 2thsa, H2this ở dạng thiol còn H2thac ở dạng
thion.
Trong công trình [11, 12], tác giả đã nghiên cứu sự tạo phức của
Pt(II) với nhiều thiosemicacbazon khác nhau như 4-phenylthiosemicacbazon isatin
(H24phthis),

thiosemicacbazon

salixyanđehit

(H2thsa),

thiosemicacbazon

điaxetylmonoxim (H2thdi), 4-phenylthiosemicacbazon điaxetylmonoxim (H24phthdi),
thiosemicacbazon furanđehit (H2thfu) và trong công trình [1] tác giả đã nghiên cứu sự
tạo phức của Co với 4-phenylthiosemicacbazon isatin. Cấu trúc chi tiết của phức chất
- 14 -


đã được thiết lập dựa trên các phương pháp khác nhau như phổ khối lượng, phổ cộng
hưởng từ proton, phổ hồng ngoại… và đã thử hoạt tính sinh học của các phức tổng
hợp được.
4. Một số ứng dụng của thiosemicacbazit, 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 tạo nhựa epoxy từ cyclohexen và stiren.
Năm 1995, Offiong đã nghiên cứu tác dụng chống ăn mòn của
4-phenylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (2AP4PTSC) và 4-etylthiosemicacbazon
2-axetylpyriđin (2AP4ETSC) đối với thép nhẹ (98%Fe) [20]. Kết quả cho thấy hiệu
quả ức chế cực đại của 2AP4PTSC đạt 80,67% còn của 2AP4ETSC đạt 74,59%. Nói
chung, sự ức chế ăn mòn tăng lên theo nồng độ của thiosemicacbazon.
Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon có khả năng tạo được nhiều phức chất.
Khả năng này được ứng dụng trong lĩnh vực phân tích để tách cũng như xác định
hàm lượng của nhiều kim loại khác nhau.
R.Murthy đã sử dụng thiosemicacbazon hiđroxi axetophenon trong việc xác
định hàm lượng Pd bằng phương pháp trắc quang. Bằng phương pháp này có thể xác
định được Pd trong khoảng nồng độ 0,042 -10,600 µ g/l [34]. Kim loại này cũng
được xác định bằng phương pháp chiết-trắc quang dựa trên cơ sở tạo phức của nó với
4-phenylthiosemicacbazon thiophenanđehit, phức này có thể chiết vào cloroform từ môi
trường axit H2SO4 sau khi lắc khoảng 10 phút. Định luật Beer được tuân theo trong
khoảng nồng độ của Pd từ 0,04 – 6,00 µ g/l [29].
Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon và phức chất của chúng có nhiều tính
chất quí, được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Tuy nhiên, tính chất đáng chú ý nhất là
hoạt tính sinh học của chúng. Chính điều này đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của

- 15 -


các nhà khoa học, nhằm ứng dụng vào lĩnh vực y học, nhất là khả năng ức chế tế bào
ung thư.
Các phức Fe(III): [Fe(2Am4DH)2]Cl, [Fe(2Am4Me)2]Cl và [Fe(2Am4Et)2]Cl với
H2Am4DH: 2-pyridinfocmamit thiosemicacbazon; H2Am4Me: N(4)-metyl và
H2Am4Et: N(4)-etyl cho thấy chúng có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào
ung thư với nồng độ phức thấp
Năm 1950 Hamre và các cộng sự phát hiện ra rằng khi cho chuột uống các dẫn
xuất này thì có khả năng chống được sự lây bệnh neurovaccinial . Đây là nghiên cứu
đầu tiên về hoạt tính chống virut của thiosemicacbazon. Kể từ đó, ngày càng có
nhiều công trình công bố liên quan đến loại hợp chất này.
Các nhà khoa học Ấn Độ đã thử lâm sàng dẫn xuất thiosemicacbazon N-metyl
isatin- β (methisazon). Nghiên cứu này được xem như là bằng chứng về hoạt tính
chống vi rút hữu hiệu của thiosemicacbazon trên cơ thể của con người
Có những thiosemicacbazon đã được dùng làm dược phẩm như:
thiosemicacbazon

p-axetaminobenzanđehit

(thiocetazon-TB1),

thiosemicacbazon

4-

etylsunfobenzanđehit, thiosemicacbazon của pyriđin 3 và pyriđin 4 được dùng để
chữa bệnh lao. Cho đến nay TB1 vẫn là thuốc hiệu nghiệm đối với bệnh này.
H3C

C

H
N

NH

O

C

NH2

S

Thiosemicacbazon isatin được dùng để chữa bệnh cúm, đậu mùa và làm thuốc
sát trùng, thiosemicacbazon của quinon monoguanyl hiđrazon có khả năng diệt
khuẩn gam dương.
H2N

C

H
N

N

N

NH

NH

C

NH2

S

Ngoài ra, nhiều thiosemicacbazon còn có tác dụng đặc biệt trong quá trình điều
trị viêm nhiễm.
Để tìm hiểu cơ chế tác dụng kháng khuẩn của các thiosemicacbazon, nhiều tác
giả đã tiến hành các thí nghiệm khác nhau. Domagk và các cộng sự của ông đã so
- 16 -


sánh khả năng 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 nhận thấy rằng chúng có khả năng kháng sốt rét, kháng
khuẩn, kháng vi rút [36, 37].
Offiong cùng cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính sinh học của
4-phenylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (Ac-4Ptsc) cũng như các phức tạo thành
từ phối tử này với một số kim loại chuyển tiếp. Kết quả cho thấy chúng có khả năng
ức chế sự phát triển của vi khuẩn ngay cả ở nồng độ thấp. Trong đó phức Cu(II) thể
hiện hoạt tính mạnh nhất, có khả năng kháng Proteus, Klebsiella-Enterobacter,
Salmonella typhi, S. aureus, Shigella, Pseudomonas, E. coli và Streptococcus. Đối
với phức của Ni(II) thì hầu hết các loại khuẩn trên bị ức chế như nhau. Tuy nhiên tác
động đối với Shigella và Pseudomonas bởi các phức của Ni(II) chưa được phát hiện
[36].
Phức chất của 2-metylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (Ac-2Mtsc), 4metylthiosemicacbazon 2-axetylpyriđin (Ac-4Mtsc) và 4-phenylthiosemicacbazon 2axetylpyriđin (Ac-4Ptsc) với các kim loại nhóm platin cũng đã được nghiên cứu [36,
37]. Kết 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 như ung thư biểu mô tử cung, ung thư buồng trứng, ung thư
phổi...và sự phát triển bệnh bạch cầu [21]. Các tác giả cho rằng các phức này đã ức
chế các quá trình tổng hợp trong sự chuyển hoá axit nucleic dẫn đến sự giảm lượng
- 17 -


đeoxynucleotit chuyển hoá thành ADN. Khi ủ các tế bào bệnh bạch cầu L1210 với
các phức này ở nồng độ 100 µ M trong 24 giờ thì sẽ gây nên sự phân mảnh ADN và
làm chết tế bào.
Năm 2000, D. Horton và O. Varela đã tổng hợp phức của Cu(II), Pt(II),
Pd(II) với 3-deoxyl 1,2-bis (thiosemicacbazon) của 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 cũng như các phức này đã được thử hoạt tính chống vi rút
bệnh bại liệt loại 1 ở tế bào ung thư tiền thận khỉ. Kết quả cho thấy phối tử này
không có khả năng ức chế, nhưng các phức Cu, Pt và Pd của nó thì có khả năng ức
chế vi rút trên với các giá trị EC50 tương ứng là 5,8; 10,5 và 14,4 µ g / ml .
Ở Việt Nam, trong công trình [1, 2, 3, 4, 11] các tác giả đã công bố khả
năng kháng khuẩn cũng như khả năng ức chế tế bào ung thư của một số
thiosemicacbazon và phức chất kim loại của chúng.
Hai phức Cu(Hthis)Cl và Mo(Hth) 3Cl3 đem thử nghiệm đều có tác dụng
làm giảm thể tích khối u, giảm mật độ tế bào ung thư, 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 thư SARCOMAR-TG 180 trên
chuột nhắt trắng SWISS của Cu(Hthis)Cl là 43,99 %, của Mo(Hth)3Cl3 là 36,8 %.
Chỉ số gián phân của các lô điều trị đều thấp hơn lô đối chứng, chứng tỏ các phức
chất đã ức chế quá trình phân bào của tế bào ung thư. Cả 2 chế phẩm đều làm tăng tỉ
lệ của Anaphen. Như vậy, các phức chất chủ yếu ức chế ở giai đoạn chuẩn bị tách đôi
tế bào. Có lẽ ở đây các phức chất đã làm cho các băng co rút ở vùng xích đạo của tế
bào không đạt tới sự phát triển hoàn thiện, gây khó khăn cho việc phân đôi tế bào.
- 18 -


Khả năng ức chế tế bào ung thư SARCOMAR-TG 180 của Cu(Hthis)Cl là 22,24 %
còn của Mo(Hth)3Cl3 là 3,42 % [2, 3].
Các thiosemicacbazon và phức chất của chúng có nhiều hoạt tính sinh
học quí. Tuy nhiên, để đưa chúng vào chữa trị bệnh cho con người thì ngoài hoạt tính
sinh học chúng còn phải đảm bảo một độ tan tối thiểu nào đó. Đa số
thiosemicacbazon và các phức chất của chúng đều kém tan trong nước, điều đó làm
ảnh hưởng phần nào đến việc bào chế các thuốc đi từ loại hợp chất này. Tuy nhiên,
cũng có nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm tăng độ tan của chúng lên để đưa
chúng vào cơ thể con người dưới dạng dung dịch và tăng tác dụng của thuốc. Chẳng
hạn, độ tan trong nước của thiosemicacbazon 3-aminopyriđin-2-cacboxanđehit (3AP) là 0,1 mg/ml và tăng nồng độ không đáng kể bằng cách thay đổi pH hoặc chất
hoạt động bề mặt. Để đạt được nồng độ như mong muốn (> 4mg/ml), một lượng 5-10
mg đã được pha trong 1ml dung dịch gồm 70 % polietilenglicol và 30 % etanol. Tuy
nhiên, 3-AP sẽ kết tủa trở lại khi pha loãng và để tránh được hiện tượng kết tủa này
các tác giả đã axit hoá dung dịch bằng axit citric [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.
Mong muốn có ý 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 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 với 4-phenylthiosemicacbazon isatin, Luận văn thạc sĩ Hoá học,

2.

Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế.
Trịnh Ngọc Châu (1993), Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo của các phức chất coban,
niken, đồng và molipđen với một số thiosemicacbazon và thăm dò hoạt tính sinh

3.

học của 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 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, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà

6
7

Nội.
Hoàng Nhâm (2001), Hoá học vô cơ, tập 3, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
Dương Tuấn Quang (2002), Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học
của phức Platin với một số thiosemicacbazon, Luận án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học

8

– Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia.
Dương Tuấn Quang, Vũ Đăng Độ, Chu Đình Kính (2005), “Phổ hấp thụ electron của
một số phức chất thiosemicacbazonat của 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 -



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×