Khóa luận tốt nghiệp Sư phạm hóa học: Tổng hợp và xác định cấu trúc một số phức kẽm (II) với dẫn xuất thế N(4)-aminylthiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline.pdf (Khóa luận tốt nghiệp)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SƯ PHẠM HÓA HỌC TÊN ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ PHỨC KẼM (II) VỚI DẪN XUẤT THẾ N(4)-AMINYLTHIOSEMICARBAZONE CHỨA HỢP PHẦN QUINOLINE Giảng viên hướng dẫn: TS. Dương Bá Vũ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Lâm MSSV: K38. 201.056 ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. Giảng viên hướng dẫn Xác nhận của chủ tịch hội đồng [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ MỞ ĐẦU Ung thư, hiện nay, là một mối quan tâm to lớn của cả thế giới; khi số người mắc bệnh ngày càng gia tăng mà vẫn chưa có một liệu pháp nào chữa trị thật sự hữu hiệu. Điều này đặt ra thách thức to lớn đối với các nhà khoa học rằng phải có những nghiên cứu góp phần tích cực vào việc tìm ra liệu pháp hữu hiệu để chữa trị ung thư - đã và đang cướp đi hạnh phúc của hàng triệu người. Một trong những thành tựu mà các nhà khoa học đã có được đó là việc tìm thấy được hợp chất thiosemicarbazone với hoạt tính sinh học đa dạng như kháng khuẩn, kháng viêm, đặc biệt là tính kháng khối u với những tế bào ung thư. Không những vậy, hoạt tính này được cải thiện khi các dẫn xuất thiosemicarbazone tham gia tạo phức với các ion kim loại nguyên tố chuyển tiếp như đồng, kẽm, platin, v…v… Nắm bắt được thông tin ấy, chúng tôi tiến hành những nghiên cứu về các dẫn xuất của thiosemicarbazone và khả năng tạo phức của chúng với các ion kim loại. Trong đề tài này chúng tôi thực hiện các nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của hợp chất thiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline và phức chất của chúng với kim loại kẽm. Trong quá trình tiến hành, chúng tôi áp dụng những phương pháp phổ để xác định và biện luận các cấu trúc của phối tử và phức chất được tổng hợp. Qua đó đây là cơ hội cho chúng tôi củng cố lại những lí thuyết đã được học từ các thầy cô trong khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Tp HCM. SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................................... 1 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.......................................................................................... 5 DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 10 1.1 Từ quinoline đến thiosemicarbazone chứa hợp phần quinoline ................................. 10 1.1.1 Giới thiệu về quinoline ............................................................................................. 10 1.1.2 Hoạt tính và ứng dụng .............................................................................................. 11 1.1.3 Một số phương pháp tổng hợp hợp chất quinoline................................................... 13 1.1.3.1 Một số phương pháp tổng hợp hợp chất quinoline................................................ 13 1.1.3.2 Giới thiệu về 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde .................................................. 15 a) Phương pháp tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde .......................................... 15 b) Phản ứng chuyển hóa 2-chloro-quinoline-3-carbaldehyde ........................................... 16 b1) Phản ứng thế ................................................................................................................ 16 b2) Phản ứng cộng vào nhóm aldehyde ............................................................................ 16 b3) Phản ứng oxi hóa nhóm aldehyde ............................................................................... 17 b4) Phản ứng ngưng tụ ...................................................................................................... 17 1.2 Phức chất của thiosemicarbazone ................................................................................ 18 1.2.1 Sự phát triển của hợp chất thiosemicarbazone ......................................................... 18 1.2.2 Hoạt tính sinh học của thiosemicarbazone và phức ion kim loại với thiosemicarbazone ............................................................................................................. 19 1.2.2.1 Hoạt tính kháng u .................................................................................................. 19 a) Men khử (Reducase ribonucleotide) ............................................................................. 20 b) Cơ chế khác ................................................................................................................... 21 SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 1 [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ 1.2.2.2 Hoạt tính kháng động vật đơn bào ........................................................................ 21 1.2.3 Các nghiên cứu về phức chất của kẽm với các dẫn xuất của thiosemicarbazone .... 23 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài .................................................................................. 27 CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 28 2.1 Nội dung nghiên cứu ................................................................................................... 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 28 2.3 Hóa chất và dụng cụ .................................................................................................... 28 2.3.1 Hóa chất .................................................................................................................... 28 2.3.2 Dụng cụ..................................................................................................................... 28 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 29 3.1 Thực nghiệm ................................................................................................................ 29 3.1.1 Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde và dẫn xuất 2-quinolone-3carbaldehyde ..................................................................................................................... 30 3.1.1.1 Tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde ....................................................... 30 3.1.1.2 Tổng hợp dẫn xuất: 2-quinolone-3-carbaldehyde ................................................ 31 3.1.2 Tổng hợp các dẫn xuất N(4)-aminylthiosemicarbazide ........................................... 32 3.1.2.1 Tổng hợp N(4)-(4-methylpiperidinyl)thiosemicarbazide ...................................... 32 3.1.2.2 Tổng hợp N(4)-morpholinylthiosemicarbazide ..................................................... 33 3.1.3. Tổng hợp một số phối tử của 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde, 2-quinolone-3carbaldehyde với các dẫn xuất thiosemicarbazide. ........................................................... 34 3.1.3.1 Tổng hợp phối tử 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-(4methylpiperidinyl)thiosemicarbazone (L1) ....................................................................... 34 3.1.3.2 Tổng hợp phối tử 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-(4methylpiperidinyl)thiosemicarbazone (L2) ....................................................................... 35 3.1.3.3 Tổng hợp phối tử 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)morpholinylthiosemicarbazone (L3) ................................................................................. 35 SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 2 [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ 3.1.4 Tổng hợp một số phức kẽm của 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde và 2-quinolone3-carbaldehyde với các dẫn xuất N(4)-aminylthiosemicarbazide. .................................... 36 3.1.4.1 Tổng hợp phức kẽm với 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde-N(4)-4-methyl piperidinyl thiosemicarbazone [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 ) ............................................................ 36 3.1.4.2 Tổng hợp phức kẽm với 2-quinolone-3-carbaldehyde [N(4)-4-methyl piperidinyl thiosemicarbazone] (Zn(L2) 2 ) ........................................................................................... 36 3.1.4.3 Tổng hợp phức kẽm với 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-morpholinyl thiosemicarbazone (Zn(L3) 2 ) ............................................................................................ 37 3.2 Thảo luận kết quả nghiên cứu ..................................................................................... 38 3.2.1 Phân tích kết quả tổng hợp các phối tử L1, L2 và L3 .............................................. 38 3.2.1.1 Phân tích kết quả khối phổ MS các phối tử L1, L2, và L3.................................... 38 3.2.1.2 Phân tích kết tủa phổ IR các phối tử L1, L2, và L3 .............................................. 39 3.2.1.3 Phân tích kết tủa phổ UV-Vis các phối tử L1, L2, và L3 ...................................... 43 3.2.1.4 Phân tích kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR các phối tử L1, L2, và L3 ........................................................................................................................................... 44 a. Phân tích kết quả phổ 1H-NMR phối tử L1 ................................................................... 44 b. Phân tích kết quả phổ 1H-NMR phối tử L2 ................................................................... 46 c. Phân tích kết quả phổ 1H-NMR phối tử L3 ................................................................... 48 3.2.1.5 Phân tích kết quả phổ 13C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY các phối tử L1, L2, và L3 ....................................................................................................................................... 49 3.2.2 Phân tích kết quả tổng hợp các phức chất [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 , Zn(L2) 2 và Zn(L3) 2 . 59 3.2.2.1 Phân tích kết quả tổng hợp phức chất [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 ....................................... 60 a. Phân tích kết quả phổ MS phức [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 ........................................................ 60 b. Phân tích kết quả phổ IR phức [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 .......................................................... 61 c. Phân tích kết quả phổ UV-Vis phức [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 ................................................. 62 d. Phân tích kết quả phổ 1H-NMR phức [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 .............................................. 62 SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 3 [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ e. Phân tích kết quả phổ 13C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY phức [Zn(L1) 2 ](NO 3 ) 2 .. 63 3.2.2.2 Phân tích kết quả tổng hợp phức chất Zn(L2) 2 * ................................................... 64 a. Phân tích kết quả phổ IR phức Zn(L2) 2 ........................................................................ 64 b. Phân tích kết quả phổ UV-Vis phức Zn(L2) 2 ................................................................ 64 c. Phân tích kết quả phổ 1H-NMR phức Zn(L2) 2 .............................................................. 65 d. Phân tích kết quả phổ 13C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY phức Zn(L2) 2 ................ 66 3.2.2.3 Phân tích kết quả tổng hợp phức chất Zn(L3) 2 ..................................................... 67 a. Phân tích kết quả phổ IR phức Zn(L3) 2 ........................................................................ 67 b. Phân tích kết quả phổ UV-Vis phức Zn(L3) 2 ................................................................ 67 c. Phân tích kết quả phổ 1H-NMR phức Zn(L3) 2 ............................................................. 68 d. Phân tích kết quả phổ 13C-NMR, HSQC, HMBC, và COSY phức Zn(L3) 2 ................ 68 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 73 PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 80 SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 4 [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1: Hợp chất quinoline Hình 2: Các dẫn xuất của quinoline được cô lập từ các sản phẩm của tự nhiên Hình 3: Một vài hợp chất hứa hẹn với hệ vòng quinoline Hình 4: Một vài dẫn xuất quinoline quan trọng Hình 5: Tổng hợp quinoline Combes Hình 6: Phương pháp tổng hợp quinoline của Safari và các cộng sự Hình 7: Phương pháp tổng hợp quinoline của Anvar và các đồng nghiệp Hình 8: Phương pháp tổng hợp quinoline của Reddy và các cộng sự Hình 9: Qui trình tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde Hình 10: Qui trình chuyển hóa thành thione, seleno, và base Schiff Hình 11: Qui trình chuyển hóa thành quinolone Hình 12: Phản ứng cộng với với 2-mercaptobenzimidazole Hình 13: Phản ứng cộng với 1,2,4-triazole-5-thiol Hình 14: Phản ứng oxi hóa nhóm aldehyde Hình 15: Phản ứng ngưng tụ Hình 16: Hợp chất thiosemicarbazone (a) và methisazone (b) Hình 17: Các dẫn xuất nhóm thiosemicarbazone có khả năng tridenate Hình 18: Gốc tự do tyrosyl Hình 19: Cấu tạo của sự kết hợp của thiosemicarbazone và ferroquine Hình 20: Phối tử thiosemicarbazone 2-benzotlpyridine Hình 21: Phức của Zn(II) với thiosemicarbazone 2-benzoylpyridine Hình 22: Thiosemicarbazone pyridine-2-carbaldehyde (a) và thiosemicarbazone (1E)-1pyridine-2-ylethan-1-one (b) SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 5 [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ Hình 23a: Phức của kẽm với thioserimicarbazone pyridine-2-carbaldehyde và thiosemicarbazone (1E)-1-pyridine-2-ylethan-1-one. (a,b:=1:1; c,d=1:2) Hình 23b: Phức kẽm với di-2-pyridylketone 4-cyclohexyl-4-methyl-3-thiosemicarbazone (a và b) Hình 23c: Kết quả sự tương tác với ti thể của di-2-pyridylketone 4-cyclohexyl-4-methyl3-thiosemicarbazone Hình 24: Sơ đồ tổng hợp phối tử L1, L2, L3 Hình 25: Phản ứng tổng hợp 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde Hình 26: Phản ứng điều chế dẫn xuất: 2-quinolone-3-carbaldehyde Hình 27: Phản ứng điều chế carboxy N(4)-(4-methylpiperidinyl)dithiocarbamate Hình 28: Phản ứng chuyển hóa N(4)-(4-methylpiperidinyl)dithiocarbamate thành N(4)-(4methylpiperidinyl)thiosemicarbazide Hình 29: Phản ứng điều chế N(4)-morpholinyldithiocarbamate Hình 30: Phản ứng chuyển hóa N(4)-morpholinyldithiocarbamate thành N(4)-morpholinyldithiocarbazide Hình 31: Phản ứng tổng hợp phối tử 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde N(4)-4methylpiperidinyl thiosemicarbazone Hình 32: Phản ứng tổng hợp phối tử 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)-4methylpiperidinyl thiosemicarbazone Hình 33: Phản ứng tổng hợp phối tử 2-quinolone-3-carbaldehyde-N(4)morpholinylthiosemicarbazone Hình 34: Kết quả phân tích khối phổ MS của L1 Hình 35: Phổ IR của hợp chất 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde Hình 36: Phổ IR của hợp chất 2-quinolone-3-carbaldehyde Hình 37: Phổ IR của hợp chất N(4)-4-methylpiperidinylthiosemicarbazide Hình 38: Phổ IR của hợp chất N(4)-morpholinyl thiosemicarbazide SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 6 [KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP] GVHD: TS Dương Bá Vũ Hình 39: Phổ IR của phối tử L1 Hình 40: Tín hiệu UV-Vis của L1, L2 và L3 Hình 41: Sự cộng hưởng xảy ra trong nhóm amide Hình 42: Cấu trúc dự kiến của phối tử L1 Hình 43: Kết quả đo phổ 1H-NMR được phân vùng của L1 Hình 44: Kết quả đo phổ 1H-NMR vùng 2 của L1 Hình 45: Cấu trúc dự kiến của phối tử L2 Hình 46: Kết quả đo phổ 1H-NMR được phân vùng của L2 Hình 47: Kết quả đo phổ 1H-NMR vùng 2 của L2 Hình 48: Cấu trúc dự kiến của phối tử L3 Hình 49: Kết quả đo phổ 1H-NMR được phân vùng Hình 50: Kết quả đo phổ vùng 2 của L3 Hình 51: Kết quả đo phổ 13C-NMR của L1 Hình 52: Cấu trúc của L1 ứng với tín hiệu ở vùng carbon bão hòa Hình 53: Kết quả đo phổ HSQC ở vùng 1 carbon bão hòa của L1 Hình 54: Kết quả đo phổ HMBC ở vùng carbon bão hòa của L1 Hình 55: Tương tác giữa cặp electron tự do của nitrogen và σ*C-H Hình 56: Kết quả đo phổ COSY vùng carbon bão hòa của L1 Hình 57: Cấu trúc của L1 ứng với tín hiệu ở vùng carbon không bão hòa Hình 58: Kết quả phổ HSQC vùng carbon không bão hòa của L1 Hình 59: Kết quả phổ HMBC vùng carbon không bão hòa của L1 Hình 60: Các hợp phần cấu thành L2 Hình 61: Các hợp phần cấu thành L3 Hình 62: Sự thay đổi vị trí của C 2 và C 11 ở L2 và L3 SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Trang 7