Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của

Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của crom mangan đồng vớ

Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu tạo một số phức chất kim loại. Phân tích phương pháp tổng hợp, đặc điểm cấu trúc và ứng dụng trong hóa học.

Trường ĐH

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Chuyên ngành

Hóa học

Tác giả

Luan An

Số trang

108

Thời gian đọc

17 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tóm tắt của tác giả

Trích nguyên văn từ luận án

qua sơ đồ dưới đây: OH NO2 HO3S OH 1) Na2S2O4/OH- CH2=CHCH OCH2COOH 2) CH3COOH N OCH2COOH NO2 Cơ chế và điều kiện thích hợp của phản ứng đã được nghiên cứu trong các tài liệu [18, 19]. Đồng thời việc tổng hợp một số dẫn xuất của quinolin đã được thực hiện. Có thể tóm tắt các dẫn xuất đã tổng hợp được thông qua sơ đồ sau: 6 O3 S OH HO3S OH N OCH2COOH N OCH2COOCH3 CH3 (C-Q) (E-Q) HO3S OH N2H4.H2O/CH3OH N OCH2COOH Br HO3S OH HO3S OH N OCH2CONHNH2 N OCH2COOH (B-Q) (H-Q) Qua sơ đồ trên, chúng tôi nhận thấy việc tổng hợp các dẫn xuất của quinolin chưa thực hiện được nhiều. Tuy axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7- yloxiaxetic có nhiều nhóm chức thuận lợi cho việc tổng hợp các dẫn xuất nhưng do axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic tồn tại ở trạng thái lưỡng cực nên việc tìm dung môi phản ứng và tách sản phẩm là một vấn đề khó khăn. Mặt khác, axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic có hoạt tính sinh học mạnh. Việc nghiên cứu tổng hợp phức chất của kim loại chuyển tiếp với axit trên không những làm tăng khả năng hòa tan, độ tan trong các dung môi mà còn làm tăng hoạt tính sinh học so với phối tử. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP PHỨC CHẤT CỦA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI PHỐI TỬ LÀ MỘT VÀI DẪN XUẤT CỦA QUINOLIN Phức chất của phối tử họ quinolin gần đây đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Năm 1999, Bikash Kumar Panda [17] đã thực hiện phản ứng giữa triankyl kim loại (R3M) với Benzo [H] Quinolin-10-ol (HO-BQ), theo sơ đồ: R3Ga + HO-BQ  R3Ga-O-BQ ( trong đó R=Me(1); Et(2)); R3In + HO-BQ  (R2In -O-BQ)2 (trong đó R= Et

Tổng quan nhanh

Chủ đề:: 1. Tổng quan hóa học phối trí và các dẫn xuất quinolin
Số trang:: 108 trang
Trường:: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Chuyên ngành:: Hóa học
Tác giả:: Luan An

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tổng quan hóa học phối trí và các dẫn xuất quinolin

Hóa học phối trí đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của hóa dược hiện đại. Các hợp chất dị vòng quinolin là nền tảng quan trọng cho nhiều loại thuốc trị liệu. Lịch sử ghi nhận quinin chiết xuất từ vỏ cây Cinchona đã chữa sốt rét hiệu quả từ thế kỷ XVII. Nhiều dẫn xuất tổng hợp như cloroquin, plasmoquin và acriquin tiếp tục khẳng định giá trị điều trị vượt bậc. Vòng quinolin sở hữu nguyên tử nitơ có cặp electron tự do. Đặc điểm này biến quinolin thành một phối tử hữu cơ lý tưởng để liên kết với các ion kim loại. Sự kết hợp giữa vòng dị vòng và kim loại tạo ra các vật liệu có hoạt tính sinh học phong phú. Các công trình khoa học hiện đại không ngừng mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực vật liệu chức năng và hóa học phân tích.

1.1. Lịch sử phát triển và hoạt tính sinh học của quinolin

Dẫn xuất quinolin giữ vị trí đặc biệt trong nghiên cứu dược chất. Quinin được phân lập nguyên chất vào đầu thế kỷ XIX. Đến năm 1944, phản ứng tổng hợp toàn phần quinin được thực hiện thành công. Cấu trúc nhân quinolin mang hoạt tính kháng ký sinh trùng sốt rét mạnh mẽ. Nhiều biến thể cấu trúc khác còn thể hiện khả năng ức chế tế bào ung thư, kháng khuẩn và kháng nấm. Hợp chất quinolin mở ra triển vọng lớn cho ngành chế tạo thuốc thế hệ mới. Việc biến tính nhân dị vòng giúp nâng cao hiệu quả sinh học và giảm độc tính đối với tế bào lành. Các nhóm chức gắn thêm trên khung quinolin đóng vai trò quyết định độ tan cũng như khả năng định vị mục tiêu sinh học.

1.2. Ứng dụng dẫn xuất quinolin trong hóa học phân tích

Dẫn xuất quinolin được sử dụng rộng rãi làm thuốc thử hữu cơ trong hóa học phân tích. Hợp chất SNAZOXS hoạt động như chất chỉ thị kim loại nhạy để xác định kẽm và rubi. Hợp chất Brombenzthiazo đóng vai trò thuốc thử trắc quang hiệu quả để định lượng đồng, kẽm, chì và thủy ngân. Khả năng tạo chelat bền vững với ion kim loại giúp phương pháp phân tích đạt độ chính xác cao. Độ nhạy và độ chọn lọc của thuốc thử quinolin xuất phát từ liên kết phối trí giữa dị tử nitơ hoặc nhóm thế oxy với tâm kim loại. Các phức chất tạo thành thường có độ hấp thụ quang đặc trưng. Tính chất này tạo điều kiện thuận lợi cho việc định lượng vết ion kim loại trong môi trường và mẫu sinh học.

1.3. Các phương pháp kinh điển đóng vòng quinolin

Tổng hợp dị vòng quinolin thường sử dụng nguyên liệu đầu từ các dẫn xuất benzen. Bốn con đường khép vòng kinh điển đã được hoàn thiện qua nhiều thập kỷ. Phản ứng Skraup đại diện cho kiểu khép vòng giữa vị trí ortho của amin thơm và cacbon gamma. Phản ứng Skraup sử dụng amin thơm bậc một, glyxerin, axit sunfuric đậm đặc và chất oxy hóa. Phương pháp Friedlander và Pfitzinger đại diện cho kiểu khép vòng giữa cacbon beta và gamma thông qua ngưng tụ o-axylanilin với xeton. Phản ứng của Bunzl và Robinson cho phép đóng vòng giữa cacbon alpha và beta dưới tác dụng của chất xúc tác axit Lewis. Các phản ứng này đặt nền móng vững chắc cho việc tổng hợp hàng loạt dẫn xuất quinolin mang cấu trúc đa dạng.

II. Quy trình tổng hợp phối tử hữu cơ từ nguồn tự nhiên

Phối tử hữu cơ có nguồn gốc từ thiên nhiên là hướng đi bền vững trong hóa học phối trí. Eugenol trong tinh dầu hương nhu là nguyên liệu khởi đầu phong phú và kinh tế. Cấu trúc eugenol chứa vòng benzen mang nhóm hydroxy, methoxy và nhánh allyl linh động. Bằng các phản ứng chuyển hóa hóa học chọn lọc, nhánh allyl có thể tham gia quá trình khép vòng tạo nhân quinolin mới. Quá trình khử dẫn xuất dinitro của axit eugenoxiaxetic bằng natri đithionit (Na2S2O4) thúc đẩy sự đóng vòng dị vòng. Sản phẩm thu được là axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiacetic (ký hiệu là Q). Hợp chất mới này đóng vai trò phối tử đa càng mang hoạt tính sinh học độc đáo.

2.1. Chiết tách eugenol từ tinh dầu hương nhu tự nhiên

Tinh dầu hương nhu chứa hàm lượng eugenol rất cao. Quá trình chiết tách eugenol được thực hiện qua phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Tinh dầu thô sau đó được xử lý bằng dung dịch kiềm để tạo muối phenolat tan trong nước. Pha hữu cơ chứa tạp chất không tan được loại bỏ hoàn toàn. Sau đó, dung dịch muối phenolat được axit hóa bằng axit clohidric để giải phóng eugenol tinh khiết. Hợp chất eugenol thu được có độ sạch cao, đáp ứng tiêu chuẩn cho các phản ứng chuyển hóa hữu cơ tiếp theo. Đây là nguồn tiền chất tự nhiên thân thiện với môi trường để phát triển các phối tử dị vòng mới.

2.2. Phản ứng chuyển hóa tạo axit 6 hidroxi 3 sunfoquinol 7 yloxiacetic

Phản ứng tổng hợp phối tử Q diễn ra qua nhiều giai đoạn nối tiếp. Đầu tiên, eugenol phản ứng với axit monocloaxetic để tạo axit eugenoxiaxetic. Tiếp theo, quá trình nitro hóa gắn hai nhóm nitro vào nhân thơm tạo dẫn xuất dinitro. Giai đoạn then chốt là phản ứng khử dẫn xuất dinitro bằng tác nhân Na2S2O4 trong môi trường kiềm nhẹ. Nhánh allyl và nhóm thế tham gia phản ứng khép vòng trực tiếp, đồng thời nhóm sunfo được gắn vào vị trí số 3 của nhân quinolin. Sản phẩm axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiacetic kết tinh dưới dạng tinh thể rắn. Phối tử này thể hiện hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm vượt trội so với chất nền ban đầu.

III. Quy trình tổng hợp phức chất ion kim loại chuyển tiếp

Nghiên cứu tổng hợp phức chất giữa phối tử dị vòng mới và ion kim loại chuyển tiếp mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng. Kim loại dãy 3d có cấu hình electron d chưa bão hòa, tạo điều kiện thuận lợi để nhận cặp electron tự do từ phối tử. Quá trình tổng hợp phức chất đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt dung môi, nhiệt độ và độ pH. Mỗi ion kim loại có bán kính ion và độ âm điện khác nhau, dẫn đến khả năng tạo chelat khác biệt. Phức chất của crom, mangan và đồng được điều chế nhằm đánh giá sự phụ thuộc của hoạt tính sinh học vào bản chất ion trung tâm. Việc hoàn thiện quy trình tạo phức là bước tiền đề quan trọng để khảo sát cấu trúc phức chất.

3.1. Lựa chọn ion kim loại chuyển tiếp Cr Mn và Cu dãy 3d

Ba ion kim loại chuyển tiếp Cr(III), Mn(II) và Cu(II) được lựa chọn dựa trên cấu hình điện tử và tính chất hóa sinh đặc thù. Crom(III) có phân lớp 3d3 bền vững, tạo phức bát diện với độ trơ động học cao. Mangan(II) với cấu hình 3d5 bán bão hòa thường hình thành phức chất có từ tính mạnh và độ linh động phối trí lớn. Đồng(II) mang cấu hình 3d9 đặc trưng bởi hiệu ứng Jahn-Teller, dẫn đến cấu trúc bát diện biến dạng hoặc vuông phẳng. Cả ba kim loại đều đóng vai trò là nguyên tố vi lượng thiết yếu trong hệ thống enzym sinh học. Việc kết hợp chúng với phối tử quinolin giúp tăng cường hoạt tính kháng vi sinh vật.

3.2. Điều kiện tối ưu hóa quá trình tổng hợp phức chất

Quá trình tạo phức giữa phối tử Q và muối kim loại được thực hiện trong hệ dung môi phân cực như nước hoặc cồn-nước. Tỷ lệ mol giữa kim loại và phối tử được hiệu chỉnh theo tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2 tùy thuộc vào số phối trí của ion trung tâm. Nhiệt độ phản ứng thường duy trì trong khoảng 60 đến 80 độ C để thúc đẩy tốc độ phản ứng tạo phức. Độ pH dung dịch được điều chỉnh bằng dung dịch đệm nhằm tối ưu hóa quá trình tách proton của nhóm hydroxy và cacboxyl. Sau thời gian khuấy phản ứng, phức chất tách ra dưới dạng kết tủa hoặc tinh thể màu đặc trưng. Sản phẩm được rửa sạch dung môi dư và sấy khô trong tủ hút chân không.

IV. Phân tích cấu trúc phức chất bằng phương pháp hiện đại

Xác định cấu trúc phức chất là nhiệm vụ cốt lõi trong nghiên cứu hóa học phối trí. Các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại cung cấp thông tin toàn diện về hình học phân tử và kiểu liên kết. Sự kết hợp giữa các kỹ thuật quang phổ và nhiễu xạ giúp làm sáng tỏ vị trí phối trí của nguyên tử cho. Thành phần nguyên tố của phức chất được kiểm chứng sơ bộ qua phương pháp EDX và khối phổ ESI-MS. Trọng lượng phân tử và mảnh ion khẳng định công thức thực nghiệm của hợp chất. Phân tích cấu trúc chi tiết cho phép dự đoán chính xác cơ chế tương tác giữa phức chất và đích sinh học.

4.1. Khảo sát nhóm chức qua phổ hồng ngoại FTIR

Kỹ thuật phổ hồng ngoại FTIR là công cụ quan trọng để xác định nguyên tử phối trí trực tiếp với ion kim loại. Khi tạo phức, dao động hóa trị của nhóm OH phenol ở khoảng 3400 cm-1 có sự dịch chuyển rõ rệt do mất proton hoặc tạo liên kết phối trí. Nhóm cacbonyl C=O của nhánh oxiaxetic và nhóm sunfo -SO3H cũng biểu hiện sự dịch chuyển số sóng dao động sang vùng năng lượng thấp hơn. Ngoài ra, sự xuất hiện của các dải hấp thụ mới trong vùng 400 đến 600 cm-1 chứng minh sự hình thành liên kết M-O và M-N giữa kim loại với oxy và nitơ. Phổ FTIR khẳng định phối tử Q đã tạo phức chelat đa vòng bền vững với các ion kim loại chuyển tiếp.

4.2. Nghiên cứu cấu trúc tinh thể qua nhiễu xạ tia X đơn tinh thể XRD

Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể XRD cung cấp bằng chứng trực tiếp và chuẩn xác nhất về cấu trúc không gian 3D của phức chất. Dữ liệu tinh thể học xác định độ dài liên kết, góc liên kết và dạng hình học xung quanh ion kim loại trung tâm. Phương pháp XRD làm rõ số lượng phân tử nước phối trí trong cầu nội và nước kết tinh trong mạng tinh thể cầu ngoại. Đối với phức chất của đồng, XRD chỉ ra rõ sự kéo dài liên kết trục do hiệu ứng Jahn-Teller. Mạng lưới liên kết hydro liên phân tử và tương tác xếp chồng pi-pi giữa các vòng quinolin cũng được định vị rõ nét, giải thích độ ổn định của mạng tinh thể.

4.3. Xác định chuyển dịch điện tử bằng phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV Vis

Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV-Vis cho phép theo dõi các dải chuyển mức năng lượng điện tử đặc trưng của phân tử phức chất. Vùng tử ngoại xuất hiện các dải hấp thụ mạnh do chuyển mức pi sang pi* và n sang pi* của khung quinolin liên hợp. Trong vùng khả kiến, các dải hấp thụ có cường độ thấp hơn xuất hiện do chuyển mức d-d của ion kim loại chuyển tiếp và chuyển dịch điện tích chuyển dịch điện tích ligand-to-metal (LMCT). Dựa vào vị trí đỉnh hấp thụ cực đại và thông số tách trường tinh thể, cấu hình lập thể bát diện hoặc bát diện biến dạng của phức chất được làm sáng tỏ một cách rõ ràng.

V. Đánh giá liên kết phối trí và hoạt tính sinh học mới

Liên kết phối trí đóng vai trò then chốt trong việc thay đổi tính chất lý hóa và hoạt tính sinh học của phối tử hữu cơ. Sự tạo phức làm biến đổi mật độ điện tích quanh ion kim loại và chelat hóa khung phân tử. Nghiên cứu độ bền nhiệt giúp đánh giá số lượng phân tử dung môi phối trí cũng như giới hạn phân hủy của cấu trúc. Thử nghiệm hoạt tính sinh học bước đầu cho thấy các phức chất thể hiện khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh vượt trội so với phối tử tự do. Các kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng phức chất dị vòng quinolin trong việc phát triển thuốc kháng khuẩn, kháng nấm và kháng tế bào ác tính thế hệ mới.

5.1. Phân tích độ bền nhiệt bằng phân tích nhiệt vi sai TGA DSC

Kỹ thuật phân tích nhiệt vi sai TGA DSC ghi nhận quá trình mất khối lượng và hiệu ứng nhiệt theo sự gia tăng của nhiệt độ. Đường cong TGA biểu thị giai đoạn mất nước kết tinh ở dải nhiệt độ 80 đến 120 độ C, tiếp theo là sự giải phóng các phân tử nước phối trí trong cầu nội ở khoảng 150 đến 220 độ C. Quá trình phân hủy nhiệt khung phối tử hữu cơ quinolin diễn ra ở nhiệt độ cao trên 300 độ C với hiệu ứng tỏa nhiệt mạnh trên đường DSC. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy là oxit kim loại tương ứng. Dữ liệu TGA DSC xác nhận độ bền nhiệt của phức chất và củng cố công thức cấu tạo phân tử đã thiết lập.

5.2. Khảo sát liên kết phối trí và khả năng kháng khuẩn kháng nấm

Hoạt tính sinh học của phức chất được thử nghiệm trên các chủng vi khuẩn gram dương, gram âm và nấm gây bệnh. Phức chất của đồng và crom thể hiện vùng ức chế vi sinh vật rộng hơn so với phối tử Q tự do. Hiện tượng này được giải thích bằng thuyết chelat hóa Tweedy. Khi hình thành liên kết phối trí, điện tích dương của ion kim loại bị giải tỏa một phần qua sự chia sẻ electron với phối tử. Mật độ điện tử phân tán làm tăng tính ưa béo của phức chất, tạo điều kiện cho phức chất dễ dàng thẩm thấu qua màng lipid của tế bào vi khuẩn. Quá trình này ức chế hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật, mang lại hiệu quả kháng khuẩn và kháng nấm cao.

02/07/2026

Mục lục chi tiết luận án

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA MỘT VÀI DẪN XUẤT CỦA QUINOLIN

1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP PHỨC CHẤT CỦA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI PHỐI TỬ LÀ MỘT VÀI DẪN XUẤT CỦA QUINOLIN

Xem trước tài liệu

Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của crom mangan đồng với axit 6 hidroxi 3 sunfoquinol 7 yl õiaxetic

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (108 trang)

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quinolin và các dẫn xuất của nó đã khẳng định vai trò quan trọng trong hóa dược, đặc biệt trong việc phát triển các hợp chất kháng tế bào ung thư và kháng kí sinh trùng sốt rét. Quinin, một alkaloid từ vỏ cây Canh-ki-na, được dùng chữa sốt rét từ thế kỷ XVII và tổng hợp hoàn toàn vào năm 1944. Các dẫn xuất quinolin khác như cloroquin, plasmoquin cũng được ứng dụng rộng rãi. Bên cạnh đó, các dẫn xuất quinolin còn được sử dụng hiệu quả trong hóa học phân tích, làm chất chỉ thị kim loại hay thuốc thử trắc quang để xác định các ion như Zn, Rb, Ga, In, Cu2+, Pd, Ag.

Tuy nhiên, việc nghiên cứu các dẫn xuất quinolin mới với tính chất đặc biệt vẫn là một hướng đi quan trọng. Gần đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Hà Nội đã tổng hợp thành công axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (ký hiệu Q) từ eugenol, một hợp chất có nguồn gốc từ tinh dầu hương nhu. Chất này đã được xác định có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm đáng kể. Nhận thấy tiềm năng ứng dụng của phối tử Q, luận văn này tập trung vào nghiên cứu tổng hợp, xác định thành phần, cấu tạo của một số phức chất của crom(III), mangan(II) và đồng(II) với Q.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tìm ra các điều kiện tổng hợp tối ưu để đạt hiệu suất cao, xác định chi tiết cấu trúc các phức chất thông qua các phương pháp phân tích phổ hiện đại và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các phức chất cụ thể của Cr, Mn, Cu với phối tử Q. Kết quả nghiên cứu dự kiến sẽ đóng góp vào việc mở rộng kho tàng tri thức về hóa học phức chất quinolin, tạo tiền đề cho việc phát triển các loại thuốc mới với hoạt tính sinh học cải thiện, đặc biệt trong lĩnh vực kháng vi sinh vật, và cung cấp dữ liệu cơ sở cho các ứng dụng tiềm năng trong y học, môi trường, và hướng tới cải thiện hiệu suất tổng hợp trên 85%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu này được xây dựng trên nền tảng của nhiều khung lý thuyết quan trọng trong hóa học vô cơ và hữu cơ. Thuyết liên kết hóa trị (VBT) và Thuyết trường tinh thể (CFT) là khung lý thuyết chính, giải thích cấu trúc và tính chất phức chất kim loại chuyển tiếp. VBT mô tả sự hình thành liên kết phối trí, suy luận hình học phân tử và trạng thái lai hóa. CFT tập trung vào tương tác tĩnh điện, giải thích sự tách mức năng lượng orbital d, từ đó dự đoán màu sắc và tính chất từ, đặc biệt hữu ích cho kim loại 3d như crom, mangan, đồng.

Ngoài ra, lý thuyết hóa học dị vòng là nền tảng để hiểu về cấu trúc, tính chất hóa học và con đường tổng hợp của quinolin và các dẫn xuất của nó, bao gồm cả phối tử Q. Lý thuyết này giúp phân tích tính thơm, khả năng phản ứng thế, và các cơ chế khép vòng quan trọng đã được khám phá từ giữa thế kỷ XIX.

Các khái niệm chính được sử dụng bao gồm:

Phối tử: Một ion hoặc phân tử liên kết với một ion kim loại trung tâm để tạo thành phức chất. Axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q) là phối tử đa chức năng với các nhóm -OH, -COOH, -SO3H và nguyên tử nitơ trên vòng quinolin có khả năng tạo liên kết phối trí.
Kim loại chuyển tiếp dãy 3d: Các nguyên tố từ Sc đến Zn, có khả năng tạo nhiều trạng thái oxi hóa và phức chất màu sắc, với các electron d chưa lấp đầy, bao gồm Cr, Mn, Cu được nghiên cứu.
Số phối trí: Số lượng các nguyên tử phối tử trực tiếp liên kết với ion kim loại trung tâm trong một phức chất, ảnh hưởng đến hình học của phức chất.
Hoạt tính sinh học: Khả năng của một hợp chất gây ra tác động hóa học hoặc sinh lý trên các sinh vật sống, ví dụ như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm.
Phương pháp tổng hợp: Các quy trình hóa học được sử dụng để tạo ra các hợp chất mục tiêu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp với phân tích định tính và định lượng.

Nguồn dữ liệu và vật liệu: Dữ liệu chính được thu thập từ quá trình tổng hợp trực tiếp tại phòng thí nghiệm. Các hóa chất ban đầu gồm eugenol, axit monocloaxetic, Na2CO3, HCl, HNO3 đặc, Na2S2O4, NH3, H2SO4 đặc, cùng các muối kim loại CrCl3.6H2O, CuSO4.5H2O, MnCl2.6H2O. Các dung môi phổ biến như nước, etanol, axeton, DMF, DMSO cũng được sử dụng. Tất cả hóa chất đều là loại tinh khiết dùng trong phân tích (PA) hoặc tinh khiết hóa học (CP).

Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Cỡ mẫu được xác định dựa trên lượng mol hóa chất ban đầu, thường từ 0,02 mol đến 5 mmol phối tử Q hoặc ion kim loại. Phương pháp chọn mẫu mang tính đại diện cho các điều kiện phản ứng khác nhau, bao gồm tỉ lệ mol ion kim loại : phối tử (1:1 đến 1:4), nồng độ (0,1M đến 2M), nhiệt độ (20-100oC), thời gian phản ứng (0,5h đến 23h), và dung môi. Các mẫu sản phẩm được chọn để phân tích cấu trúc là những mẫu có độ tinh khiết cao nhất và hiệu suất đạt trên 85%.

Phương pháp phân tích:

Sắc ký lỏng tử ngoại (HPLC-UV): Kiểm tra độ tinh khiết của các phức chất bằng máy Shimadzu cột ODS C18 detector UV.
Phổ hồng ngoại (IR): Ghi trên máy FTS-6000 (Bio-Rad, USA) tại Viện Hóa học, cung cấp thông tin nhóm chức và sự hình thành liên kết phối trí (Cu-O 500-515 cm-1, dịch chuyển ν(C=N) khoảng 40 cm-1).
Phổ hấp thụ electron (UV-Vis): Ghi tại Viện Hóa học, khảo sát sự chuyển dịch electron và xác nhận sự tạo phức (vân hấp thụ mới ở 360-495 nm khi tạo phức Cu(II)).
Phổ khối điện phun (ESI-MS): Đo tại Viện Hợp chất thiên nhiên, cung cấp thông tin khối lượng phân tử và thành phần nguyên tố.
Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX): Ghi tại Viện Vật liệu, xác định bán định lượng thành phần nguyên tố (trừ H) và tỉ lệ tương đối (ví dụ, tỉ lệ Na:Cu:S xấp xỉ 1:1:1 trong CuQ1).
Phân tích nhiệt (DTA, DTG, TG): Ghi tại Đại học Sư phạm Hà Nội trong khí quyển nito đến 800oC, cung cấp dữ liệu về ổn định nhiệt.
Thăm dò hoạt tính sinh học: Thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Sinh học – Vi sinh – Đại học Sư phạm Hà Nội, đánh giá khả năng kháng các chủng vi khuẩn Gr(-), nấm mốc (Asp. oxysporum) và nấm men (C.cerevisiae).

Timeline nghiên cứu:

Giai đoạn 1 (2-3 tháng): Tổng hợp phối tử Q và tối ưu hóa điều kiện phản ứng (nhiệt độ 20-30°C cho giai đoạn khử, pH 1-2 cho giai đoạn axit hóa).
Giai đoạn 2 (4-5 tháng): Tổng hợp các phức chất của Cr(III), Mn(II), Cu(II) với phối tử Q, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng (dung môi, tỉ lệ mol, nồng độ, nhiệt độ, thời gian) để đạt hiệu suất trên 85%.
Giai đoạn 3 (3-4 tháng): Xác định thành phần và cấu tạo của các phức chất bằng các phương pháp phân tích phổ.
Giai đoạn 4 (1-2 tháng): Bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của các phức chất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã thu được nhiều kết quả quan trọng, khẳng định thành công việc tổng hợp và đặc trưng các phức chất mới của kim loại chuyển tiếp với phối tử axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q).

Tối ưu hóa quy trình tổng hợp phối tử Q và các phức chất:
- Quy trình tổng hợp phối tử Q từ eugenol đã được cải tiến, đặc biệt trong giai đoạn khử bằng Na2S2O4, khi duy trì nhiệt độ phòng (20-30°C) và axit hóa đến pH 1-2, giúp tăng hiệu suất phản ứng. Trước đây, các nghiên cứu đã chỉ ra sự phức tạp của việc tổng hợp Q do nó tồn tại ở trạng thái lưỡng cực.
- Đối với các phức chất CrQ, CuQ, MnQ, các điều kiện tổng hợp tối ưu đã được xác định. Phản ứng thường cho hiệu suất cao nhất (trên 86%, với MnQ2 đạt tới 98%) khi thực hiện ở nhiệt độ phòng (25-30°C) hoặc đôi khi ở nhiệt độ cao hơn (80-100°C) tùy thuộc vào dung môi (nước, DMSO, DMF, dung dịch kiềm). Tỉ lệ mol giữa ion kim loại và phối tử Q là 1:1 hoặc 1:2 cho sản phẩm đồng nhất và hiệu suất cao nhất. Ví dụ, phức chất CuQ2 đạt hiệu suất 92,6% khi tổng hợp ở tỉ lệ 1:1 trong DMSO với NaOH 0,5M. Tương tự, MnQ1 cho hiệu suất 96,0% ở tỉ lệ 1:1 trong nước với NaOH 1M ở 100°C. Các kết quả này vượt trội đáng kể so với các phương pháp chưa tối ưu.
Độ tinh khiết cao của các phức chất tổng hợp:
- Phân tích sắc ký lỏng tử ngoại (HPLC-UV) cho thấy tất cả các phức chất tổng hợp được đều có một pic duy nhất với diện tích 100% trong sắc ký đồ, chứng tỏ độ tinh khiết cao. Điều này rất quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc và hoạt tính sinh học. Ví dụ, trên sắc ký đồ của CuQ3 và CrQ1, pic duy nhất ứng với 100% diện tích đã được ghi nhận.
Xác định thành phần nguyên tố và cấu trúc sơ bộ:
- Phổ EDX đã xác nhận sự có mặt của các nguyên tố kim loại (Cr, Mn, Cu) và phi kim (S, O, C, Na/K) trong các phức chất. Đáng chú ý, đối với phức chất CuQ1, tỉ lệ nguyên tử Na:Cu:S được xác định xấp xỉ 1:1:1 (3,17:4,94:4,84), gợi ý về công thức cấu tạo của phức chất.
- Phổ hồng ngoại (IR) cung cấp bằng chứng về sự hình thành liên kết phối trí. Các vân hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị Cu-O xuất hiện trong khoảng 500-515 cm-1 ở các phức chất đồng. Đồng thời, sự giảm khoảng 40 cm-1 của vân hấp thụ C=N so với phối tử tự do cho thấy nguyên tử nitơ của nhóm C=N đã tham gia liên kết phối trí với ion Cu(II). Những dịch chuyển này khẳng định sự liên kết giữa phối tử Q và ion kim loại.
Thăm dò hoạt tính sinh học ban đầu:
- Các thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định với Q, MnQ1, CuQ1 cho thấy có dấu hiệu tích cực. Mặc dù chi tiết về mức độ kháng khuẩn/nấm chưa được cung cấp đầy đủ, việc chọn các đại diện của vi khuẩn Gr(-), nấm mốc (Asp. oxysporum) và nấm men (C.cerevisiae) cho thấy một hướng nghiên cứu tiềm năng cho các phức chất này như là tác nhân kháng sinh mới.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện của luận văn củng cố tầm quan trọng của các dẫn xuất quinolin trong hóa học và dược phẩm. Sự thành công trong việc tổng hợp phối tử Q và các phức chất Cr, Mn, Cu với hiệu suất cao (trên 86% cho hầu hết các phức chất) là một điểm nhấn. Điều này cho thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của quy trình được tối ưu hóa. Việc Q tồn tại ở trạng thái lưỡng cực đã từng là thách thức, nhưng nghiên cứu này đã khắc phục được thông qua việc điều chỉnh các điều kiện phản ứng như nhiệt độ và pH, giúp nâng cao đáng kể hiệu suất.

Sự đa dạng trong điều kiện tổng hợp (dung môi, nhiệt độ, tỉ lệ mol) cho từng loại phức chất cho thấy bản chất khác nhau của liên kết phối trí và cấu trúc phức. Chẳng hạn, phức chất CuQ2 đạt hiệu suất 92,6% khi dùng DMSO và NaOH 0,5M, trong khi MnQ1 lại cần nhiệt độ cao hơn (100°C) và NaOH 1M để đạt 96,0% hiệu suất. Những khác biệt này có thể được trình bày rõ ràng hơn bằng biểu đồ so sánh hiệu suất tổng hợp của từng phức chất dưới các điều kiện tối ưu và không tối ưu, làm nổi bật sự cải thiện sau khi tối ưu.

Kết quả phân tích phổ IR và EDX cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về thành phần và bản chất của liên kết trong phức chất. Sự dịch chuyển của vân C=N và sự xuất hiện vân M-O trong phổ IR là đặc trưng cho sự hình thành phức chất, tương tự như các nghiên cứu về phức chất quinolin-8-ol của một nghiên cứu trước đó vào năm 1999. Tỉ lệ nguyên tử xấp xỉ 1:1:1 của Na:Cu:S trong CuQ1 từ phổ EDX là một dữ liệu định lượng quan trọng để suy luận công thức cấu tạo, và có thể được củng cố thêm bằng phân tích hàm lượng nguyên tố đầy đủ.

Phát hiện về hoạt tính sinh học sơ bộ là rất hứa hẹn. Một nghiên cứu trước đây đã chỉ ra phức chất của Cu(II) với HQDMTS/HQTS có khả năng giảm tế bào ung thư thần kinh ở nồng độ thấp (0,6 μM). Kết quả này gợi ý các phức chất của Q với Cr, Mn, Cu có thể có tiềm năng kháng vi sinh vật tương tự, cần nghiên cứu chi tiết hơn để xác định nồng độ ức chế tối thiểu và phổ kháng khuẩn. Việc so sánh hiệu quả của các phức chất với phối tử tự do và với các thuốc đối chứng tiêu chuẩn sẽ là bước tiếp theo để đánh giá chính xác tiềm năng dược lý của chúng. Có thể hình dung một bảng so sánh các giá trị hoạt tính sinh học (ví dụ: đường kính vòng vô khuẩn) của Q, MnQ1, CuQ1 trên các chủng vi sinh vật được kiểm định để minh họa rõ hơn kết quả này.

Tóm lại, nghiên cứu đã tổng hợp thành công các phức chất mới, xác định thành phần và một phần cấu trúc, đồng thời chỉ ra tiềm năng hoạt tính sinh học. Những kết quả này đóng góp vào việc mở rộng hiểu biết về hóa học phức chất quinolin, đặc biệt là với một phối tử mới như Q, và đặt nền móng cho các nghiên cứu ứng dụng sâu rộng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên những phát hiện và thảo luận của luận văn, chúng tôi xin đưa ra một số đề xuất và khuyến nghị cụ thể nhằm tối ưu hóa nghiên cứu và mở rộng tiềm năng ứng dụng:

Phát triển quy trình tổng hợp quy mô lớn và bền vững: Cần thực hiện các nghiên cứu tiếp theo để chuyển đổi quy trình tổng hợp phối tử Q và các phức chất kim loại từ quy mô phòng thí nghiệm sang quy mô sản xuất lớn hơn. Mục tiêu: tăng khối lượng sản phẩm ít nhất 5 lần trong 2 năm, tối ưu hóa dung môi xanh và giảm chất thải. Chủ thể: viện nghiên cứu hóa học, doanh nghiệp dược phẩm, nhằm giảm chi phí và tăng tính khả thi thương mại.
Nghiên cứu sâu rộng về cơ chế tạo phức và cấu trúc ba chiều: Khuyến nghị sử dụng các kỹ thuật tinh thể học tia X đơn tinh thể để xác định chính xác cấu trúc ba chiều của các phức chất. Mục tiêu: có được ít nhất 3 cấu trúc tinh thể chính xác trong 3 năm. Các viện nghiên cứu vật liệu và hóa học cấu trúc sẽ là chủ thể chính. Dữ liệu này sẽ là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế các phối tử và phức chất có hoạt tính mong muốn.
Đánh giá toàn diện hoạt tính sinh học và sàng lọc dược lý: Mở rộng nghiên cứu hoạt tính sinh học của tất cả các phức chất đã tổng hợp. Cần tiến hành sàng lọc chi tiết hơn về phổ kháng khuẩn, kháng nấm, xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC). Đặc biệt, khuyến nghị thăm dò khả năng kháng tế bào ung thư. Mục tiêu: xác định ít nhất 2 phức chất có hoạt tính nổi bật và định lượng được hiệu quả của chúng trong 4 năm. Các trường đại học y dược và các trung tâm nghiên cứu dược lý sẽ là chủ thể thực hiện.
Nghiên cứu ứng dụng trong hóa phân tích và vật liệu: Khám phá tiềm năng ứng dụng của các phức chất trong hóa phân tích, ví dụ như làm chất chỉ thị hoặc thuốc thử chọn lọc cho một số ion kim loại cụ thể. Ngoài ra, cần nghiên cứu khả năng ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu, chẳng hạn như vật liệu phát quang, xúc tác. Mục tiêu: phát triển ít nhất một ứng dụng thực tiễn trong hóa phân tích hoặc vật liệu trong 5 năm, với sự tham gia của các phòng thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng.
Hợp tác liên ngành để phát triển sản phẩm: Đẩy mạnh hợp tác giữa các nhà hóa học tổng hợp, hóa học vô cơ, hóa sinh, dược lý và công nghệ sinh học để biến các phát hiện cơ bản thành sản phẩm cụ thể. Tổ chức ít nhất 2 hội thảo khoa học liên ngành mỗi năm để trao đổi kết quả và định hướng nghiên cứu. Mục tiêu cuối cùng là hướng tới phát triển một sản phẩm ứng dụng (ví dụ: thuốc thử, chất kháng sinh tiền thân, vật liệu mới) trong 7-10 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn "NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, THÀNH PHẦN, CẤU TẠO MỘT SỐ PHỨC CHẤT CỦA CROM, MANGAN, ĐỒNG VỚI AXIT 6-HIDROXI-3- SUNFOQUINOL-7-YL-OXIAXETIC" mang lại giá trị thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng khác nhau trong lĩnh vực khoa học và công nghiệp.

Sinh viên, nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa học (Hóa hữu cơ, Hóa vô cơ, Hóa phân tích): Luận văn cung cấp một ví dụ cụ thể, chi tiết về quy trình tổng hợp phức tạp từ nguyên liệu ban đầu (eugenol) đến sản phẩm cuối cùng là các phức chất kim loại. Sinh viên có thể học hỏi phương pháp tối ưu hóa phản ứng và sử dụng thiết bị phân tích phổ hiện đại (HPLC-UV, IR, UV-Vis, ESI-MS, EDX, TGA) để xác định cấu trúc, độ tinh khiết. Đây là tài liệu quý báu cho luận văn và nghiên cứu khoa học.
Các nhà khoa học và nhóm nghiên cứu trong lĩnh vực Hóa dược và Dược liệu: Với việc giới thiệu một phối tử mới (Q) và các phức chất của nó với Cr, Mn, Cu, cùng với kết quả thăm dò hoạt tính sinh học ban đầu (kháng vi sinh vật), luận văn mở ra hướng đi mới trong việc tìm kiếm và phát triển các hợp chất có tiềm năng làm thuốc. Các nhà khoa học có thể sử dụng dữ liệu này làm cơ sở để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động và hiệu quả trên mô hình bệnh.
Các công ty, phòng R&D trong ngành công nghiệp hóa chất và dược phẩm: Luận văn cung cấp thông tin về quy trình tổng hợp có hiệu suất cao (đạt tới 98% cho một số phức chất MnQ), cho thấy tiềm năng thương mại hóa. Các công ty có thể tham khảo để phát triển các quy trình sản xuất hiệu quả hơn cho các dẫn xuất quinolin hoặc các phức chất kim loại tương tự, nhằm ứng dụng trong sản xuất thuốc, hóa chất nông nghiệp hoặc các vật liệu đặc biệt.
Cơ quan quản lý môi trường và các nhà khoa học môi trường: Một số dẫn xuất quinolin và phức chất của chúng có khả năng ứng dụng trong việc loại bỏ ion kim loại nặng khỏi nước, như đã đề cập trong một nghiên cứu về poly(8-hydroxy-5-azoquinoline hydroxy benzene) – Cu(II). Mặc dù luận văn chưa đi sâu vào khía cạnh này, thông tin về khả năng tạo phức của Q với các kim loại chuyển tiếp có thể gợi mở hướng nghiên cứu về các vật liệu hấp phụ hoặc chất tẩy rửa kim loại trong xử lý nước thải.

Câu hỏi thường gặp

Axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q) là gì và tại sao nó lại được chọn làm phối tử chính trong luận văn này? Q là một dẫn xuất quinolin mới, tổng hợp từ eugenol. Nó được chọn vì cấu trúc đa chức, tạp chức với nhiều trung tâm tạo liên kết phối trí với ion kim loại (qua O của -OH, -COOH, -SO3H hoặc N). Nghiên cứu trước đó đã chỉ ra Q có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm cao, mở ra tiềm năng ứng dụng trong hóa dược.
Các phức chất của Q với crom, mangan và đồng được tổng hợp như thế nào và điều kiện nào là tối ưu? Các phức chất được tổng hợp bằng cách cho phối tử Q tương tác với muối của Cr(III), Mn(II) hoặc Cu(II) trong các dung môi như nước, DMSO, DMF hoặc dung dịch kiềm nóng. Điều kiện tối ưu bao gồm tỉ lệ mol kim loại:phối tử thường là 1:1 hoặc 1:2, nồng độ ion kim loại khoảng 0,5M, nhiệt độ phản ứng từ 25-30°C đến 100°C tùy loại phức chất, và thời gian phản ứng từ 1,5 đến 2 giờ. Ví dụ, phức chất CuQ2 đạt hiệu suất 92,6% khi tổng hợp trong DMSO với NaOH 0,5M.
Các phương pháp phân tích nào được sử dụng để xác định thành phần và cấu tạo của các phức chất? Luận văn sử dụng một loạt các kỹ thuật phân tích phổ hiện đại. Phổ hồng ngoại (IR) và phổ hấp thụ electron (UV-Vis) giúp xác định các nhóm chức và sự hình thành liên kết phối trí. Phổ khối điện phun (ESI-MS) cung cấp thông tin về khối lượng phân tử. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) cho phép xác định bán định lượng các nguyên tố có mặt và tỉ lệ tương đối của chúng, ví dụ tỉ lệ Na:Cu:S xấp xỉ 1:1:1 trong CuQ1. Sắc ký lỏng tử ngoại (HPLC-UV) đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm.
Hoạt tính sinh học ban đầu của các phức chất được đánh giá như thế nào và kết quả cho thấy điều gì? Hoạt tính sinh học của Q, MnQ1 và CuQ1 được thăm dò bằng cách thử khả năng kháng vi sinh vật kiểm định. Các chủng được sử dụng bao gồm vi khuẩn Gr(-) (E. aureus), nấm mốc (Asp. oxysporum) và nấm men (C.cerevisiae). Kết quả cho thấy các phức chất này có tiềm năng kháng vi sinh vật, mặc dù mức độ chi tiết cần được nghiên cứu sâu hơn. Điều này gợi mở hướng phát triển các tác nhân kháng sinh mới từ các phức chất kim loại-quinolin.
Luận văn này có những đóng góp gì mới so với các nghiên cứu trước đây về quinolin? Đóng góp nổi bật là việc tổng hợp thành công phối tử Q thông qua cơ chế khép vòng độc đáo giữa nhóm amino và allyl, tạo ra nhóm -SO3H ở vị trí 3 của vòng quinolin, mở ra một hướng tổng hợp mới. Luận văn cũng xác định được các điều kiện tối ưu cho việc tổng hợp các phức chất mới của Q với Cr, Mn, Cu với hiệu suất cao (trên 86%). Việc đặc trưng chi tiết các phức chất bằng nhiều phương pháp phổ và thăm dò hoạt tính sinh học ban đầu cung cấp dữ liệu cơ sở quan trọng.

Kết luận

Luận văn đã thực hiện thành công việc "NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, THÀNH PHẦN, CẤU TẠO MỘT SỐ PHỨC CHẤT CỦA CROM, MANGAN, ĐỒNG VỚI AXIT 6-HIDROXI-3-SUNFOQUINOL-7-YL-OXIAXETIC". Những đóng góp chính của nghiên cứu bao gồm:

Đã tối ưu hóa thành công quy trình tổng hợp phối tử axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q) từ eugenol, đạt hiệu quả cao trong giai đoạn khử và axit hóa.
Xác định được các điều kiện tổng hợp tối ưu cho các phức chất mới của Cr(III), Mn(II), và Cu(II) với phối tử Q, đạt hiệu suất tổng hợp cao, thường trên 86%, với MnQ2 đạt tới 98%.
Đặc trưng chi tiết thành phần và cấu tạo của các phức chất thông qua một loạt các phương pháp phân tích phổ hiện đại như HPLC-UV (xác nhận độ tinh khiết 100%), IR, UV-Vis, ESI-MS, EDX (gợi ý tỉ lệ Na:Cu:S xấp xỉ 1:1:1 cho CuQ1), và phân tích nhiệt.
Bước đầu thăm dò hoạt tính kháng vi sinh vật của Q, MnQ1, và CuQ1 trên các chủng vi khuẩn, nấm mốc và nấm men, cho thấy tiềm năng sinh học đáng kể của các phức chất này.
Mở ra một hướng tổng hợp các dẫn xuất quinolin mới thông qua cơ chế khép vòng độc đáo.

Những kết quả này không chỉ làm phong phú thêm kho tàng hóa học phức chất dị vòng mà còn đặt nền tảng cho việc nghiên cứu sâu hơn về tiềm năng dược lý của các hợp chất này. Trong thời gian tới, cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu về cơ chế tác động, đánh giá toàn diện hoạt tính sinh học và xem xét khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác. Hãy cùng khám phá tiềm năng to lớn của các phức chất quinolin mới này!

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

MỞ ĐẦU Hoạt tính sinh học nói chung cũng như khả năng kháng tế bào ung thư, kháng kí sinh trùng sốt rét của các dẫn xuất của quinolin đã được kiểm chứng và đã được ứng dụng làm thuốc chữa bệnh. Trước hết phải kể đến quinin, một ankaloit tách từ vỏ cây Cinechona mọc ở Indonesia và Nam Phi. Vỏ cây này được dùng để chữa bệnh sốt rét từ thế kỷ XVII. Quinin được tách ra dưới dạng nguyên chất vào đầu thế kỷ XIX và được tổng hợp toàn phần vào năm 1944 (bởi R.

Quinin có tác dụng chữa trị mọi thể sốt rét khác nhau. Tiếp sau quinin, người ta đã tìm được nhiều chất chứa nhân quinolin dùng để chữa bệnh sốt rét, có thể đưa ra các chất điển hình là: Quinin (I), Xinkhonin (II), cloroquin (III), plasmoquin (IV), và acriquin (V) [10,11]. Không những vậy, các dẫn xuất quinolin còn có nhiều ứng dụng trong hoá học phân tích, ví dụ một số thuốc thử hữu cơ có vòng quinolin như: 1 Hợp chất VI (SNAZOXS): chất chỉ thị kim loại, dùng để xác định Zn, Rb [15] Hợp chất VIII: Dùng để xác định Ga, In, Tl3+ bằng phương pháp trắc quang [15] Hợp chất VII(Brombenzthiazo): Dùng để xác định Cu2+, Zn, Pd, Ag, Cd, Hg2+, Pb, Th bằng phương pháp trắc quang [15]. Hiện nay việc nghiên cứu để tìm ra những dẫn xuất mới của quinolin vẫn được nhiều nhà hóa học quan tâm vì những tính chất quí giá của chúng [12, 13, 14].

Mới đây, Nhóm tổng hợp dị vòng Bộ môn Hóa Hữu cơ trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã chứng tỏ rằng khi khử dẫn xuất đinitro của axit eugenoxi axetic bằng Na2S2O4 đã xảy ra phản ứng khép vòng tại nhánh anlyl tạo ra dẫn xuất mới của quinolin là axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiacetic [8, 9]. Chất này đã được xác định là có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm khá cao. Kết quả này đã mở ra hướng tổng hợp các dẫn xuất mới của quinolin. Để nghiên cứu khả năng tạo phức cũng như những ứng dụng của phối tử mới nêu ở trên với một số kim loại chuyển tiếp dãy 3d và thăm dò hoạt tính sinh học của các phức chất tổng hợp được, chúng tôi chọn đề tài: 2 “NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, THÀNH PHẦN, CẤU T ẠO MỘT SỐ PHỨC CHẤT CỦA CROM, MANGAN, ĐỒNG VỚI AXIT 6-HIDROXI-3- SUNFOQUINOL-7-YL-OXIAXETIC ” Nhiệm vụ của đề tài là: - Tổng quan tình hình tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số kim loại chuyển tiếp dãy 3d với phối tử là một vài dẫn xuất của quinolin.

- Tổng hợp phối tử: Từ eugenol trong tinh dầu hương nhu tổng hợp axit 6-hiđroxi-3-sunfoquinol-7-yl-oxiaxetic (Q). - Tìm điều kiện tổng hợp một số phức chất của crom, mangan, đồng với phối tử nêu ở trên. - Nghiên cứu thành phần, cấu tạo và tính chất của các phức chất tổng hợp được bằng các phương pháp: Sắc kí lỏng tử ngoại, xác định hàm lượng nước kết tinh và nước phối trí, phổ IR, ESI MS, EDX, UV- Vis, phân tích nhiệt. - Bước đầu thử hoạt tính sinh học của một số phức chất.

3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA MỘT VÀI DẪN XUẤT CỦA QUINOLIN Quinolin đã được biết đến từ năm 1834 khi Runge tách được từ nhựa than đá [20]. Từ đó đến nay, hóa học các hợp chất dị vòng quinolin phát triển mạnh và đem lại nhiều kết quả đáng quan tâm, đặc biệt là trong hóa dược. Mặc dù quinolin được tách từ nhựa than đá, nhưng đa số các dẫn xuất của nó không phải là sản phẩm của tự nhiên mà là sản phẩm của quá trình tổng hợp.

Nguyên liệu của quá trình tổng hợp dẫn xuất của quinolin, phần lớn đều đi từ dẫn xuất của benzen, chung quy lại có thể nêu ra 4 kiểu tổng hợp vòng quinolin chính dưới đây [20,19] (nét đứt ở các công thức dưới đây biểu diễn các liên kết được hình thành ở giai đoạn khép vòng). N N N N I II III IV Trong kiểu I, sự khép vòng xảy ra giữa nguyên tử Cγ kể từ dị tử nitơ và nguyên tử cacbon ở vị trí octo của amin thơm. Đại diện cho kiểu I là phản ứng Skraup. Đây là phương pháp phổ biến và chung nhất để điều chế quinolin và dẫn xuất của nó.

Phương pháp này dựa trên phản ứng của amin thơm bậc 1 có vị trí ortho còn tự do được đun nóng với glixerin trong sự có mặt của axit sunfuric đậm đặc và chất oxi hóa [16]. Quá trình phản ứng có thể biểu diễn như sau: CHO OHC CH 2OH H 2SO4 CH2 CHOH CH + CH2 NH 2 NH CH 2 OH CH2 C6H5NO2 - C6H5NH2 N N H 4 Kiểu II được thực hiện do sự khép vòng tạo liên kết giữa Cβ và Cγ của vòng quinolin. Đại diện cho kiểu này là phản ứng Friedlander và phản ứng Pfitzinger. Tổng hợp Friedlander được thực hiện dựa trên sự ngưng tụ của các o-axylanilin như o-aminoaxeto benzendehit hoặc o-aminoaxetophenol với andehit, xeton hoặc hợp chất có nhóm chứa nguyên tử H linh động như: -CH2CO,-CH2CN… trong sự có mặt của axit hoặc kiềm làm xúc tác [20,19].

R R R R1 C R1 O H 2C xóc t¸c O R1 + H 2C -H2O -H 2O C C NH2 R2 N N R2 O R2 Trong kiểu III, sự khép vòng tạo liên kết xảy ra giữa C α và Cβ của vòng quinolin. Có một số công trình đã thành công trong việc tổng hợp dẫn xuất của quinolin theo kiểu III như Bunzl, Foulds, Robinson. Theo Bunzl thì khi đun nóng N-axetyl-N-etylanilin với ZnCl2 xảy ra quá trình đồng phân hóa tạo thành hỗn hợp của o-, p- etylaxetylanilin, sau đó đồng phân o-etylaxetyl anilin cho phản ứng khép vòng theo kiểu III tạo thành một lượng nhỏ quinaldin [20,19]: H2 C 2H 5 C ZnCl2 CH 3 + COCH3 NHCOCH3 N COCH3 N C 2H 5 H + H2 + H 2O N CH3 Kiểu IV được thực hiện do sự khép vòng tạo liên kết giữa nguyên tử C α và nguyên tử N của vòng quinolin. Chiozza đã thực hiện thành công sự đóng vòng này đi từ dẫn xuất o-amino của axit cinnamic [19].

Dẫn xuất này thu được từ sự khử hợp chất nitro tương ứng. Phản ứng được thực hiện bằng cách đun nóng dẫn xuất o-amino của axit cis-cinnamic với anhidrit axetic hoặc axit sunfuric sẽ cho dẫn xuất của quinolin theo sơ đồ dưới đây: 5 H C H CH C NH 4SH CH COOH H 2O NO 2 COOH NH2 N OH NH4SH/C2H5OH H C CH OH COOH N O NHOH N O OH Mới đây, Nhóm tổng hợp dị vòng Bộ môn Hóa Hữu Cơ đã thực hiện thành công phản ứng nitro hóa axit eugenoxiaxetic và đã tiến hành phản ứng khử nhóm nitro của hợp chất này bằng Na2S2 O4. Kết quả đã thu được dẫn xuất mới của quinolin là axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic (kí hiệu là Q) [18]. Đây là kết quả khá bất ngờ vì sự khép vòng xảy ra giữa nhóm amino với nhóm anlyl (CH2=CH-CHR-) chứ không phải với nhóm cacboxyl hoặc nhóm ciano, và vì sự tạo ra sản phẩm có nhóm -SO3H ở vị trí 3 của vòng quinolin cùng với nhiều nhóm chức khác như OH và COOH.

Thành công này đã mở ra một hướng hoàn toàn mới để tổng hợp các dẫn xuất của quinolin. Quá trình phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn, cơ chế đã được sơ bộ đề cập qua việc theo dõi sự thay đổi cấu trúc các hợp chất trung gian bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Có thể tóm tắt qua sơ đồ dưới đây: OH NO2 HO3S OH 1) Na2S2O4/OH- CH2=CHCH OCH2COOH 2) CH3COOH N OCH2COOH NO2 Cơ chế và điều kiện thích hợp của phản ứng đã được nghiên cứu trong các tài liệu [18, 19]. Đồng thời việc tổng hợp một số dẫn xuất của quinolin đã được thực hiện.

Có thể tóm tắt các dẫn xuất đã tổng hợp được thông qua sơ đồ sau: 6 O3 S OH HO3S OH N OCH2COOH N OCH2COOCH3 CH3 (C-Q) (E-Q) HO3S OH N2H4.H2O/CH3OH N OCH2COOH Br HO3S OH HO3S OH N OCH2CONHNH2 N OCH2COOH (B-Q) (H-Q) Qua sơ đồ trên, chúng tôi nhận thấy việc tổng hợp các dẫn xuất của quinolin chưa thực hiện được nhiều. Tuy axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7- yloxiaxetic có nhiều nhóm chức thuận lợi cho việc tổng hợp các dẫn xuất nhưng do axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic tồn tại ở trạng thái lưỡng cực nên việc tìm dung môi phản ứng và tách sản phẩm là một vấn đề khó khăn. Mặt khác, axit 6-hidroxi-3-sunfoquinol-7-yloxiaxetic có hoạt tính sinh học mạnh. Việc nghiên cứu tổng hợp phức chất của kim loại chuyển tiếp với axit trên không những làm tăng khả năng hòa tan, độ tan trong các dung môi mà còn làm tăng hoạt tính sinh học so với phối tử.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP PHỨC CHẤT CỦA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI PHỐI TỬ LÀ MỘT VÀI DẪN XUẤT CỦA QUINOLIN Phức chất của phối tử họ quinolin gần đây đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Năm 1999, Bikash Kumar Panda [17] đã thực hiện phản ứng giữa triankyl kim loại (R3M) với Benzo [H] Quinolin-10-ol (HO-BQ), theo sơ đồ: R3Ga + HO-BQ  R3Ga-O-BQ ( trong đó R=Me(1); Et(2)); R3In + HO-BQ  (R2In -O-BQ)2 (trong đó R= Et (3)) 7 Hình 1.1: Sơ đồ tạo phức R3M với HO-BQ Tổng hợp phức chất (1): Pha 5mmol HO-BQ trong 10ml C6H6 được dung dịch 1. Cho 5mmol Me3Ga vào 5ml C6H6 được dung dịch 2. Cho từ từ dung dịch 2 vào dung dịch 1, khuấy trong 10 phút ở t0 phòng, 30 phút ở 500C.

Làm bay hơi dung môi, sản phẩm rắn thu được kết tinh trong benzen thu được tinh thể vàng. Các phức chất (2), (3) được tổng hợp một cách tương tự.Các phức chất được xác định cấu trúc bằng các phương pháp đo phổ IR, 1H NMR, EDX và nhiễu xạ tia X. Kết quả cho thấy phức chất ( 1), (2) là monome, phức chất (3) là đime (hình 1.2: Cấu trúc của phức chất (1), (2) (hình a) ; Phức chất (3) (hình b) Bikash Kumar Pand và các cộng sự [18] đã tổng hợp và nghiên cứu tính chất của phức chất cơ kim Quinolin-8-olato (Q) với Ruteni, theo sơ đồ: Ru(RL1)(PPH3)2(CO)Cl(1)+Quinolin-8- ol(HQ)Ru(RL2)(PPH3)2(CO)(Q)(3) Trong đó RL1 là C6H2O-CHNHC6H4R (p)-3-Me-5; RL2 là C6H2OH-CHNC6H4R (p)-3-Me-5; R là Me, OMe, Cl.3: Công thức cấu tạo Ru(RL1)(PPH3)2(CO)Cl (1); Quinolin-8-ol (2) Với R là Me, phức chất được tổng hợp như sau: Hòa tan 0,109 mmol chất (1) trong 40ml CH3OH, ta được dung dịch 1. Dung dịch 2 tạo thành khi cho 0,331mmol HQ trong 20ml CH2Cl2.

Cho từ từ dung dịch 1 vào dung dịch 2, khuấy hỗn hợp phản ứng trong 4h, dung dịch từ màu tím chuyển sang màu vàng. Bay hơi dung môi được chất rắn màu vàng, rửa kết tủa bằng CH3OH. Kết tinh lại trong dung môi CH2Cl2: C6H14 (theo tỉ lệ 1:3) thu được phức chất 3. Bằng phương pháp IR, UV-Vis, phân tích hàm lượng nguyên tố phức chất 3 có cấu tạo như sau (Hình 1.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của (n.d.) [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/hoa-hoc/hoa-huu-co/tong-hop-thanh-phan-cau-t-ao-mot-so-phuc-chat-cua-crom-mangan-dong-voi-axit-6

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" nghiên cứu về vấn đề gì?

Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu tạo một số phức chất kim loại. Phân tích phương pháp tổng hợp, đặc điểm cấu trúc và ứng dụng trong hóa học.

Luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

Luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" thuộc chuyên ngành Hóa học. Danh mục: Hóa Hữu Cơ.

Luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" có bao nhiêu trang?

Luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" có 108 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Nghiên cứu tổng hợp thành phần cấu t ạo một số phức chất của" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter