Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất Co(II) với 4-Metylthiosemicacbazon salixylandehit - Đào Thị Thúy Hằng

Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế ISSN 1859-1612, Số 04(20)/2011: tr. 13-18 TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT Co(II) VỚI 4-METYLTHIOSEMICACBAZON SALIXYLANDEHIT ĐÀO THỊ THÚY HẰNG Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa DƯƠNG TUẤN QUANG Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế Tóm tắt: Phức chất của Co(II) với 4-metylthiosemicacbazon salixylandehit đã được tổng hợp. Đó là những tinh thể màu xanh rêu, tan tốt trong Dimetylsunfoxit và Dimetylfomamit. Hợp chất này đã được đặc trưng bởi các phương pháp phổ MS, NMR cũng như đo độ dẫn điện. Kết quả cho thấy phức chất có tỉ lệ kim loại/phối tử = ½. Hoạt tính sinh học của phối tử và phức chất cũng đã được khảo sát. Nhìn chung, hoạt tính ở phức chất cao hơn ở phối tử. 1. GIỚI THIỆU Thiosemicacbazon và phức chất của chúng đã được nghiên cứu rộng rãi hơn 30 năm qua do có hoạt tính sinh học đặc biệt [1], [2], [3], [4]. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng hệ thống 3 càng NNS có mặt ở thiosemicacbazon thể hiện hoạt tính ức chế sự phát triển của nhiều loại khối u [1], [2], [3] và phức chất thường có hoạt tính cao hơn phối tử tự do [5], [6], [7]. Các nghiên cứu cũng cho thấy hoạt tính của phức chất với thiosemicacbazon trong tế bào sống có liên quan đến sự liên hợp của phối tử và cấu trúc của phối tử [8]. Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu về phức chất của họ phối tử này nhưng vẫn chưa thấy kết quả nghiên cứu về phức chất của dẫn suất 4- metylthiosemicacbazon salixylandehit với các kim loại chuyển tiếp, đặc biệt với Co(II). Ở bài báo này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu phức chất tạo thành giữa Co(II) với 4-metylthiosemicacbazon salixylandehit, tập trung vào việc khai thác cấu trúc dựa trên một số phương pháp hiện đại. Chúng tôi cũng trình bày những kết quả sơ bộ về thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định và khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư gan (Hep-G2), ung thư phổi (Lu) và ung thư cơ van tim (RD). 2. THỰC NGHIỆM 2.1 Máy móc và thiết bị Phổ khối lượng được đo trên máy LC-MSD-Trap-SL (Nhật), Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Phổ cộng hưởng từ proton được đo trên máy cộng hưởng từ hạt nhân phân giải cao 500 MHz (Brucker Đức) ở nhiệt độ phòng tại phòng cộng hưởng từ hạt nhân, Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. ĐÀO THỊ THUÝ HẰNG – DƯƠNG TUẤN QUANG 14 Độ dẫn điện dung dịch được đo trên máy EC300, Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hoạt tính sinh học của phức được đọc trên máy ELISA ở bước sóng 495-515nm tại Phòng Sinh học Thực nghiệm, Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2.2. Tổng hợp phức chất Phức chất được tổng hợp như sau. Hòa tan Co(NO3)2·6H2O với lượng dư 10% (0,1665g) vào 10ml nước cất (dd A). Hòa tan 0,2090g phối tử 4-metylthiosemicacbazon salixylandehit (H24methsa) vào 20ml ancol etylic tinh khiết (dd B). Trộn hai dung dịch này lại với nhau và điều chỉnh tới pH=7 bằng natriaxetat. Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu khoảng 2h ở 500C. Từ dung dịch sẽ tách ra những tinh thể mịn màu xanh rêu. Để lắng khoảng 1 giờ, lọc thu tinh thể và rửa nhiều lần bằng hỗn hợp C2H5OH/H2O rồi kết tinh lại từ hỗn hợp DMF-H2O. Sau đó làm khô trong bình hút ẩm chứa silicagel. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phổ khối lượng (MS) Hình 1. Phổ khối lượng của phức chất Trong phổ khối lượng của phức chất chứa cụm pic với m/z = 475, 476, 477 được gán cho cụm ion phân tử của hợp chất có thành phần [Co(H4methsa)2]. Tỉ lệ pic M, M+1, M+2 phù hợp với các giá trị tính toán lí thuyết. Phổ khối lượng xuất hiện pic m/z = 460, 461, 462 ứng với ion [C17H17O2N6S2Co]+do mất đi một nhóm –CH3 từ ion phân tử và xuất hiện pic m/z = 445, 446, 447 ứng với ion [C17H16O2N5S2Co]+ do mất đi một nhóm –NH-CH3 từ ion phân tử. Mảnh vỡ của phức chất [C17H16O2N5S2Co]+ mất đi một nhóm –CH3 và ion tạo thành kết hợp thêm một nguyên tử H làm xuất hiện pic m/z = 431 ứng với công thức [C16H14O2N5S2Co]+. Mảnh vỡ của phức chất [C17H16O2N5S2Co]+ mất đi một nhóm –NH-CH3 và ion tạo thành kết TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC... 15 hợp thêm một nguyên tử H làm xuất hiện pic m/z = 416 ứng với công thức [C16H13O2N4S2Co]+. Sự phá vỡ một phần phức dẫn đến sự xuất hiện của pic m/z = 209 ứng với ion [C9H11ON3S]+(ion phối tử). Ngoài ra trong phổ còn xuất hiện các mảnh [C8H8ON3S]+, [C7H6ON]+ 3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân So sánh phổ thực nghiệm của phức mà chúng tôi nhận được với phổ mô phỏng, chúng tôi quy kết các tín hiệu xuất hiện trên phổ thực nghiệm của phức như sau: 7.51 7.22 7.32 6.93 9.83 8.1 11.672.0 2.47 OH CHN H NC S H NH3C 024681012 PPM Hình 2. Phổ 1H-NMR mô phỏng của H24methsa Hình 3. Phổ 1H-NMR của phức chất Nhìn chung độ chuyển dịch hóa học của các proton trong vòng thơm thay đổi không đáng kể so với phối tử, δ = 7,586 – 7,017ppm (4H). ĐÀO THỊ THUÝ HẰNG – DƯƠNG TUẤN QUANG 16 Điều đáng chú ý là tín hiệu δ11,67ppm tương ứng với proton của nhóm NH-hiđrazin ở phối tử không còn thấy trên phổ 1H-NMR của phức chất. Do đó có thể kết luận rằng khi tạo phức phối tử đã chuyển từ dạng thion sang dạng thiol. OH CHN H NC S H NH3C OH CHNNC SH H NH3C Tín hiệu singlet xuất hiện ở vùng trường yếu nhất có độ chuyển dịch hóa học δ10,419 ppm tương ứng với proton của nhóm OH, độ chuyển dịch cao hơn so với phối tử. Điều đó có thể giải thích như sau, khi tạo phức các electron sẽ chuyển dịch về phía ion kim loại và làm giảm tác dụng che chắn proton gần đó, tín hiệu cộng hưởng sẽ dịch về phía trường thấp hơn. Tín hiệu δ8,327ppm tương ứng với proton của nhóm CH. Tín hiệu δ2,577ppm có cường độ tích phân ~3 ứng với proton của nhóm CH3 trong phức chất. Tín hiệu δ1,952ppm tương ứng với proton nhóm NH-amit. Các tín hiệu phân giải khá tốt trên phổ cho thấy đây là phổ 1H-NMR của phức [Co(H4methsa)2] tinh khiết vì nếu là hỗn hợp hai phức phổ ghi được sẽ cho những tín hiệu không rõ ràng. Điều này cũng đã được khẳng định qua việc phân tích phổ khối trên hình 1. Tổng hợp các kết quả từ phổ khối lượng và phổ cộng hưởng từ hạt nhân chúng tôi đề nghị cấu trúc của phức chất dưới đây. Cấu trúc này phù hợp với độ dẫn điện của dung dịch là: µ =28,4 ohm-1.cm2.mol-1 CH O N N S N Co C S OH CH NHH3C N C CH3 HN H 3.3. Kết quả thử hoạt tính sinh học a) Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định STT Hợp chất Nồng độ ức chế tối thiểu MIC (µg/ml) Vi khuẩn Gr(-) Vi khuẩn Gr(+) Nấm sợi Nấm men E P B S A F S* C 1 H24methsa 50 25 50 50 25 - 50 - 2 [Co(H4methsa)2] 12,5 25 25 25 - 25 50 50 TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC... 17 Kết quả trên cho thấy cả phối tử và phức chất Co của chúng đều có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn. Tuy nhiên hoạt tính của phức chất mạnh hơn so với phối tử. Đặc biệt, phức tổng hợp cho hoạt tính mạnh đối với khuẩn E. Coli, đây là loại khuẩn gây nguy hại rất lớn đối với sức khỏe con người. b) Kết quả thử hoạt tính kháng ung thư STT Hợp chất Dòng tế bào (IC50, µg/ml) Hep-G2 Lu RD 1 H24methsa 4,89 >5 >5 2 [Co(H4methsa)2] >5 >5 1,39 Hep-G2: ung thư gan; Lu: ung thư phổi; RD: ung thư cơ van tim Nhìn chung, phối tử không có khả năng ức chế sự phát triển của 3 dòng tế bào ung thư khảo sát. Khi tạo phức khả năng ức chế sự phát triển của tế bào RD tăng lên đáng kể. Điều này được thể hiện qua giá trị IC50 tương đối thấp. 4. KẾT LUẬN Đã tổng hợp được phức của 4-metylthiosemicacbazon salixylandehit với Co(II). Bằng phương pháp phổ MS, đã xác định được thành phần và cấu trúc của phức. Sử dụng phổ NMR, đo độ dẫn điện để khẳng định lại cấu trúc phức. Phức thu được có hoạt tính sinh học mạnh. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S. Padhyé, G. B. Kauffman (1985). Transition metal complexes of semicarbazones and thiosemicarbazones. Coord. Chem. Rev., Vol. 63, P. 127-160. [2] P. N. Y. Kotsis, D.K. Demertzi (2001). Platinum(II) and palladium(II) complexes with 2-acetylpyridine thiosemicarbazone: cytogenetic and antineoplastic effects. Anticancer Drugs, Vol. 12, P. 65-74. [3] D. Sriram, P. Yogeeswari, P. Dhakla, P. Senthilkumar and D. Banerjee (2007). N- Hydroxythiosemicarbazones: Synthesis and in vitro antitubercular activity. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 17, P. 1888–1891 [4] R. A. Gupta, A. K. Gupta, L. K. Soni and S. G. Kaskhedikar (2007). Rationalization of physicochemical characters of oxazolyl thiosemicarbazone analogs towards multi- drug resistant tuberculosis: A QSAR approach. European Journal of Medicinal Chemistry, Vol. 42, No 8, P. 1109-1116. [5] D. K. Demertzi, P. N. Yadav, J. W., S. Skoulika, T. Varadinova and M. A. Demertzis (2006). Zinc(II) complexes derived from pyridine-2-carbaldehyde thiosemicarbazone and (1E)-1-pyridin-2-ylethan-1-one thiosemicarbazone. Synthesis, crystal structures and antiproliferative activity of zinc(II) complexes. Journal of Inorganic Biochemistry, Vol. 100, No. 9, P. 1558-1567. [6] K. Husain, M. Abid and A. Azam (2007). Synthesis, characterization and antiamoebic activity of new indole-3-carboxaldehyde thiosemicarbazones and their Pd(II) complexes. European Journal of Medicinal Chemistry, Vol. 42, No. 10, P.1300-1308. ĐÀO THỊ THUÝ HẰNG – DƯƠNG TUẤN QUANG 18 [7] N. T. P. Chi, N. H. Nam, D. T. Quang (2004). Nghiên cứu tổng hợp, hoạt tính sinh học của một số phức chất của kim loại chuyển tiếp với thiosemicacbazon. Tạp chí Y học thực hành, Số 10, tr. 11-13. [8] D. X. West, H. Gebremedhin, R. J. Butcher, J. P. Jasinski, A. E. Liberta (1993). Structures of nickel(II) and copper(II) complexes of 2-acetylpyridine azacyclo- thiosemicarbazones. Polyhedron, Vol. 12, No. 20, P. 2489-2497. Title: SYNTHESIS, STRUCTURE ELUCIDATION AND BIOACTIVITIES OF Co(II) COMPLEX OF SALICYALDEHYDE 4-METHYLTHIOSEMICACBAZONE Abstract: Co(II) complex of salicylaldehyde 4-methylthiosemicacbazon has been synthesized and characterized by MS, NMR spectrometries as well as electrical conductivity measurement. The complex was a moss green crystalline compound, soluble in Dimethylsunfoxite and Dimetylfomamite. It was found that the complex had a metal:ligand stoichiometry of 1:2. The biological activity of 4-metylthiosemicacbazon and the complex against the bacteria, fungi and the ability to inhibit the growth of cancer cells were also tested. ThS. ĐÀO THỊ THÚY HẰNG Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa PGS. TS. DƯƠNG TUẤN QUANG Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế