Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất cu(i), Cu(II) với thiosemicabazon menton

Lĩnh vực nghiên cứu về phức chất của nhómphối tử thiosemicacbazon là một trong những hướng nghiên cứu đã và đang pháttriển mạnh với mục tiêu là tìm ra các chất có hoạt tính cao đồng t

MỤC LỤC

Trang Lời cảm ơn ……….1

Mục lục ……….………… 2

Danh mục các kí hiệu, chữ viết tắt ……… …… ……… 4

Danh mục các bảng ……….5

Danh mục các hình vẽ ……… 6

MỞ ĐẦU ………8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……… 10

I.1 Thiosemicacbazon: cấu tạo, tính chất, khả năng tạo phức ……….10

I.1.1 Cấu tạo, tính chất……… 10

I.1.2 Khả năng tạo phức………13

I.1.3 Hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon………18

I.2 Menton……….21

I.2.1 Giới thiệu chung……… 21

I.2.2 Điều chế………21

I.2.3 Tính chất hóa học……… …… 22

I.2.4 Ứng dụng……… 23

I.3 Khả năng tạo phức của Cu(I), Cu(II) và hoạt tính sinh học………23

I.3.1 Giới thiệu chung……… 23

I.3.2 Khả năng tạo phức của Cu(I)……… 25

I.3.3 Khả năng tạo phức của Cu(II)……….26

I.3.4 Hoạt tính sinh học của đồng và phức đồng……… 27

I.4 Tình hình nghiên cứu phức chất của các kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon……….28

I.5 Các phương pháp nghiên cứu……… 34

I.5.1 Phương pháp phổ MS……… 34

I.5.2 Phương pháp hồng ngoại (IR)……… ……… 36

I.5.3 Phương pháp phổ hấp thụ electron (UV-VIS)……… 38

I.5.4 Phương pháp thử hoạt tính sinh học……….40

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM………41

II.1 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất……… … 41

II.1.1 Dụng cụ, thiết bị……… … 41

II.1.2 Hóa chất……… 41

II.2 Các thí nghiệm tổng hợp các thiosemicacbazon và phức chất……… 41

II.2.1 Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon menthone (Hthiomen)…………41

II.2.2 Tổng hợp phức chất của Cu2+ với thiosemicacbazon menton….……… 42

II.2.3 Tổng hợp phức chất của Cu+ với thiosemicacbazon menton….…………42

II.3 Kỹ thuật thực nghiệm……… …… 43

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

III.1 Thành phần và cấu trúc của phối tử Hthiomen, phức Cu(I), Cu(II) 44

III.1.1 Phổ khối lượng .44

III.1.2 Phổ hồng ngoại 50

III.1.3 Phổ hấp thụ electron 53

III.2 Kết quả thử hoạt tính sinh học 57

KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Hth: thiosemicacbazit

Hthiomen: thiosemicacbazon menton

Phức Cu(I)-thiomen: Phức của Cu(I) với thiosemicacbazon mentonPhức Cu(II)-thiomen : Phức của Cu(II) với thiosemicacbazon mentonHH-UD: hóa học và ứng dụng

DANH MỤC CÁC BẢNG

TrangBảng 1.1: Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất

của chúng……….…19Bảng 1.2: Hoạt tính kháng vi sinh vật của thiosemicacbazon và phức chất

Pt của chúng………20Bảng 1.3: Khả năng tạo phức của Cu(II)……… 26Bảng 1.4:Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất Cu(II)

của chúng……….28Bảng 1.5: Các dải hấp thụ chính trong phổ IR của thiosemicacbazit………… 37Bảng 3.1: Kết quả MS và thành phần phức chất……… 44Bảng 3.2: Kết quả qui kết một số tần số đặc trưng trên phổ hồng ngoại của

Hthiomen và các phức chất Cu(I), Cu(II)………… ……… 52Bảng 3.3 Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của các phối tử

thiosemicacbazon menton và các phức chất Cu(I), Cu(II) của nó… 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

TrangHình 1.1: Cấu trúc phân tử thiosemicacbazit……….……… 10Hình 1.2: Cân bằng tauteme của thiosemicacbazit ……….10Hình 1.3: Phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl….…11Hình 1.4: Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 1 11Hình 1.5: Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 2 12Hình 1.6: Sự biến đổi nồng độ của  C OH  (1)và thiosemicacbazon theo pH 12Hình 1.7 Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazit 13Hình 1.8: Phức của Cu(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2 benzoylpiridin 15Hình 1.9: Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R: H, CH3, C2H5,

C6H5…)……….15Hình 1.10: Sơ đồ tạo phức phối tử hai càng……… 15Hình 1.11:Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon 3 càng, công thức cấu tạo phức chất giữa thiosemicacbazon và một số kim loại chuyển tiếp.….16Hình 1.12: Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng……….17Hình 1.13: Mô hình chung của thiosemicacbazon salixilandehit ngưng tụ với

Ni2+, Cu2+………17Hình 1.14: Tạo thành vòng 5 cạnh của phần khung thiosemicacbazon…………18Hình 1.15: Cấu trúc phân tử menton……….21Hình 1.16: Menton-chất trung gian trong quá trình tạo tinh dầu ở cây bạc hà… 22Hình 1.17: Oxi hóa tinh dầu bạc hà để điều chế menton……… 22Hình 1.18: Phản ứng khử menton……….22Hình 1.19: Menton tác dụng được với cơ magie trong môi trường axit…………23Hình 1.20: Công thức cấu tạo của axit axetic (4-nitophenyl)-oxo- etyl este

thiosemicacbazon………29Hình 1.21: Công thức cấu tạo của 3-aminppyridine-2-carboxaldehyde

thiosemicacbazon………29Hình 1.22: Công thức cấu tạo 4-pyridinecacboxaldehyde thiosemicacbazon… 30Hình1.23:Công thức cấu tạo 4-(dimetylamino)benzandehit thiosemicacbazon…30

Hình 1.24: Công thức cấu tạo của isatin beta thiosemicacbazon……….…30

Hình 1.25: Công thức cấu tạo phức vuông phẳng của Ni(thsa)A (A = H2O, NH3, Py, C6H5NH2)……… 31

Hình 1.26: Công thức cấu tạo phức bát diện Ni(H2thsa)(NO3)2 ……….….31

Hình 1.27: Phức của Ni(II) với thiosemicacbazon menthone……….…..32

Hình 1.28: Tổng hợp phức Cu(II), Ni(II) với thiosemicacbazon menthone… 32

Hình 1.29: Cấu trúc của các phức chất [Hg(FTSZ)Cl]2 và [Hg(TTSZH)Cl2]….34 Hình 1.30: Sơ đồ chuyển mức năng lượng lượng của phối tử……….38

Hình 3.1 Phổ ESI-MS possitive của Hthiomen……… 44

Hình 3.2 Sơ đồ phân mảnh của Hthiomen……… 45

Hình 3.3 Phổ MS của phức chất Cu(I) với Hthiomen………………46

Hình 3.4: Sơ đồ phân mảnh của phức chất Cu(I) với Hthiomen……….47

Hình 3.5 Phổ MS của phức Cu(II) với Hthiomen .48

Hình 3.6: Sơ đồ phân mảnh của phức chất [Cu(thiomen)2] 49

Hình 3.7 Phổ IR của Hthiomen……… 50

Hình 3.8 Phổ IR của phức Cu(II)- thiomen……….51

Hình 3.9: Phổ IR của phức Cu(I)-thiomen…………………51

Hình 3.10 Phổ UV-VIS Hthiomen……… 54

Hình 3.11 Phổ UV-VIS của phức chất Cu(I)-thiomen 54

Hình 3.12 Phổ UV-VIS của phức chất Cu(II)-thiomen 55

Hình 3.13 Cấu tạo phức Cu(I)-thiomen, Cu(II)- thiomen…………………56

Hình 3.14 Sơ đồ phản ứng tổng hợp phức Cu(I)-thiomen……….… 56

Hình 3.15 Sơ đồ phản ứng tổng hợp phức Cu(II)- thiomen………56

MỞ ĐẦU

Hóa học phức chất là một lĩnh vực tương đối mới, nhưng nó đã thể hiệnđược vai trò quan trọng của mình trong quá trình phát triển hóa học nói riêng vàkhoa học nói chung Hóa học phức chất phát triển rất mạnh trong những năm gầnđây và phức chất được ứng dụng rộng rãi trong hoá học, sinh học, y học và nhiềulĩnh vực khác Trong đó được quan tâm nhiều trong sinh, y học Nhiều phức chất

có khả năng chữa trị một số bệnh ở con người, đăc biệt là bệnh ung thư

Sự ra đời và phát triển của hóa học phức chất gắn liền với những thành tựucủa hóa lí, hóa phân tích, hóa hữu cơ, hóa sinh, hóa môi trường, hóa dược và cáclĩnh vực khác, đồng thời nó cũng tác động trở lại các lĩnh vực nói trên một cáchtích cực Rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hóa sinh vô cơ và trong y dược… gắnliền với việc nghiên cứu phức chất trong các hệ sinh học

Trong những năm gần đây phức chất của các kim loại chuyển tiếp với cácphối tử hữu cơ là đối tượng đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trongnhiều lĩnh vực Các kết quả nghiên cứu cho thấy thiosemicacbazon là nhóm chất

đa dạng về thành phần, tính chất và có hoạt tính sinh học mạnh và có khả năngtạo phức tốt Phần lớn phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp có hoạttính sinh học khá mạnh, chúng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cũng như ứcchế sự phát triển của tế bào ung thư Lĩnh vực nghiên cứu về phức chất của nhómphối tử thiosemicacbazon là một trong những hướng nghiên cứu đã và đang pháttriển mạnh với mục tiêu là tìm ra các chất có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốtnhất các yêu cầu sinh – y học như không độc, không có tác dụng phụ, không gâyhại cho tế bào lành…để nghiên cứu ứng dụng trong y học

Từ những lí do trên, tôi chọn đề tài : “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và

thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất Cu(I), Cu(II) với thiosemicacbazone menton”

Các mục tiêu cụ thể là:

- Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon menton từ thiosemicacbazit vàmenton

- Tổng hợp các phức chất:

+ Phức chất Cu(I) với thiosemicacbazon menton

+ Phức chất Cu(II) với thiosemicacbazon menton

- Nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất Cu(I),Cu(II) với thiosemicacbazon menton

+ Xác định thành phần, cấu trúc của phối tử và phức chất bằng cácphương pháp: phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ hấp thụ electron

+ Thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon menton và phứcchất của chúng với Cu(I), Cu(II): Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên 8chủng vi sinh vật

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

I.1 Thiosemicacbazon: Cấu tạo, tính chất, khả năng tạo phức và hoạt tính sinh học

I.1.1 Cấu tạo, tính chất

Thiosemicacbazon là loại hợp chất hữu cơ được tạo thành do phản ứng

ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl

Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, ít tan trong nước, nhiệt độ nóngchảy từ 181 - 1830C

N N

C H

N H H

S

(1)

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử thiosemicacbazit

Trong đó các nguyên tử N(1), N(2), N(3), C và S nằm trên cùng một mặtphẳng vì có sự chuyển hoá proton từ nguyên tử N(2) sang S thông qua cân bằngtautome hoá:

Hình 1.2 Cân bằng tauteme của thiosemicacbazit

Trong phân tử thiosemicacbazit liên kết C=S có độ bội bé hơn 2, các liên kếtC-N(2), C-N(3) có độ bội lớn hơn 1 còn các liên kết khác có độ bội gần bằng 1,

Công thức phân tử: CH5N3S

Công thức cấu tạo: NH2-NH-(C=S)-NH2

hay:

điều này được gây ra bởi sự liên hợp giữa cặp electron không liên kết của nguyêntử N(2), N(3) liên hợp với liên kết bội C=S (liên hợp π-p).

Ở trạng thái rắn, trong phân tử thiosemicacbazit nguyên tử S và nhóm -NH2

nằm ở vị trí trans với nhau qua liên kết C-N(2), nguyên nhân của hiện tượng này

là do có liên kết hiđro nội phân tử giữa N(3)-H…N(1)

Thiosemicacbazit ngưng tu với hợp chất cacbonyl tạo thànhthiosemicacbazon theo sơ đồ phản ứng sau:

R''

S

- H 2O

(cacbonyl) (thiosemicacbazit) (thiosemicacbazon)

Hình 1.3 Phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl

Phản ứng chỉ xảy ra với nhóm - NH2 hiđrazin của thiosemicacbazit trong môitrường etanol- nước có axit làm xúc tác Phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn, ta cóthể mô tả cơ chế của phản ứng như sau:

Giai đoạn 1: cộng nucleophin có axit làm xúc tác

Giai đoạn 2: tách nước

H2N HN C NH2

S

S +

Sự biến đổi nồng độ các chất trong [1] giai đoạn 1 theo pH có thể biểu diễnbằng hình 1.6

Hình 1.6 Sự biến đổi nồng độ của C OH

  (1) và thiosemicacbazon (2) theo pH.

Với sự đa dạng về tính chất và phong phú về số lượng của các hợp chấtcacbonyl có thể tổng hợp được rất nhiều thiosemicacbazon khác nhau

I.1.2 Khả năng tạo phức

Jesen là người đầu tiên nghiên cứu và tổng hợp các phức chất củathiosemicacbazit [1] Trong phức chất của thiosemicacbazit với Cu(II) ông đã chỉ

ra rằng:

+ Trong các hợp chất này thiosemicacbazit phối trí hai càng qua nguyên tử S

và N của nhóm hidrazin (N(1)H2)

+ Trong quá trình tạo phức phân tử thiosemicacbazit có sự chuyển cấu hình

từ trans sang cấu hình cis, đồng thời xảy ra sự chuyển nguyên tử H từ nhóm imin(-N(2)H) sang nguyên tử S và nguyên tử H này bị thay thế bởi kim loại Do đó sựtạo thành phức phải xảy ra theo hình 1.7:

Hình 1.7 Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazit

Cũng trong nghiên cứu phức chất của Ni(II), Cu(II), Pt(II), Pd(II), Co(II),Zn(II) [4,16,8,6] với thiosemicacbazit bằng các phương pháp từ hoá, phổ hấp thụelectron, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng đưa ra kết luận: liên kết giữaphân tử thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại được thực hiện trực tiếp quanguyên tử S và nguyên tử N của nhóm N(1)H2; đồng thời khi tạo phức phân tửthiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis

Theo các tài liệu [4,16,8,6], trong đa số các trường hợp thiosemicacbazit tồntại ở cấu hình cis và đóng vai trò như một phối tử hai càng, như vậy có xu hướngthể hiện dung lượng phối trí bằng hai và liên kết được thực hiện qua nguyên tử S

và N(1) của nhóm hidrazin Để thực hiện sự phối trí kiểu này cần phải tiêu tốnnăng lượng cho quá trình di chuyển nguyên tử H của nhóm N(2)H sang nguyên tử

S Năng lượng này được bù trừ bởi năng lượng dư do việc tạo thêm một liên kết

và hiệu ứng đóng vòng

Tuy nhiên trong một số ít các trường hợp do khó khăn về mặt lập thể,thiosemicacbazit đóng vai trò như một phối tử một càng và giữ nguyên cấu hìnhtrans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên tử S Ví dụ điển hình về kiểuphối trí này ta có thể liệt kê là phức thiosemicacbazit của Cu (II), Co(II) [4,6]Phức chất của các kim loại chuyển tiếp với các thiosemicacbazon bắt đầuphát triển mạnh sau khi Domagk nhận thấy hoạt tính kháng khuẩn của một sốthiosemicacbazon [9,11,14] Để làm sáng tỏ cơ chế tác dụng ấy củathiosemicacbazon người ta đã tổng hợp các phức chất của chúng với các kim loại

và tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất tổng hợp được

Cũng theo [9,11,14,1] phức chất của thiosemicacbazon được quan tâmnghiên cứu nhiều bởi tính đa dạng của các hợp chất cacbonyl Nó cho phép thayđổi trong một giới hạn rất rộng bản chất các nhóm chức cũng như cấu tạo hìnhhọc thiosemicacbazon

Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiệndung lượng phối trí cực đại Tuy nhiên, tuỳ vào phần hợp chất cacbonyl màthiosemicacbazon có thể là phối tử 1 càng, 2 càng, 3 càng hay 4 càng

N S S

NHR C

O Cu N

Hình 1.9 Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R: H, CH 3 , C 2 H 5 ,

C 6 H 5 ….)

Trong công trình nghiên cứu của mình, các tác giả [17,4] đã đưa ra cấu tạocủa phức 2 càng giữa Pt(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon furaldehit và phứcgiữa Pd(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2-axetyl piridin như sau:

NH

C N

H Pt

Phối tử 3 càng

Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phốitrí (D) và nguyên tử này được nối với nguyên tử N-hidrazin (N(1)) qua hai hay banguyên tử trung gian thì khi tạo phức phối tử này thường có khuynh hướng thểhiện như một phối tử ba càng với bộ nguyên tử cho là D, N(1), S

Một số phối tử loại này là các thiosemicacbazon hay dẫn xuấtthiosemicacbazon của salixylanđehit (H2thsa hay H2phthsa), isatin (H2this hay

H2pthis), axetylaxeton (H2thac hay H2pthac), pyruvic (H2thpy hay H2pthpy)

….Trong phức chất của chúng với các ion kim loại Cu2+, Co2+, Ni2+, Pt2+….phối tửnày tạo liên kết với bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành vòng 5hoặc 6 cạnh [1,3,6] Mô hình tạo phức của các phối tử thiosemicacbazon ba càng

và các ví dụ cụ thể đã được các tác giả [1,17] xác định như sau:

Hình 1.11 Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon 3 càng và công thức cấu tạo

của phức chất giữa thiosemicacbazon và một số kim loại chuyển tiếp.

a, a') Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon 3 càng

b Phức vuông phẳng Ni(thac).H2O

c Phức vuông phẳng Pt(Hthsa)Cl d Phức vuông phẳng Cu(Hthis)Cl

Phối tử 4 càng

Các thiosemicacbazon bốn càng được điều chế bằng cách ngưng tụ hai phântử thiosemicacbazit với một phân tử hợp chất đicacbonyl.

2 N

N

NH2H

O R

O R'

R

R'

N

N SH

NH2

N N SH

NH2

Hình 1.12 Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng

Các phối tử bốn càng loại này có bộ nguyên tử cho là N, N, S, S và cũngthường có cấu tạo phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí phối trí trên mặt phẳngxích đạo của phức chất tạo thành

Một cách khác nữa để tổng hợp các phức chất chứa phối tử bốn càng trên

cơ sở thiosemicacbazit là ngưng tụ 2 phân tử hợp chất cacbonyl với mộtthiosemicacbazit khi có mặt ion kim loại - phản ứng trên khuôn Trong phản ứngloại này, cả hai nhóm NH2 của thiosemicacbazit đều tham gia phản ứng ngưng tụ

Trong môi trường kiềm, khi có mặt Ni2+, Cu2+ thiosemicacbazonsalixilandehit có khả năng ngưng tụ với salixiandehi để tạo thành phối tử bốncàng H3thsasal mà ở điều kiện thường phản ứng ngưng tụ phân tử salixilandehitthứ hai này không xảy ra Công thức chung của các phức chất tạo thành được mô

Nói chung, trong đa số các trường hợp, phần khung thiosemicacbazon đều tham gia phối trí qua hai nguyên tử cho là S và N để tạo thành vòng 5 cạnh như

mô hình dưới đây:

Hình 1.14 Mô hình tạo thành vòng 5 cạnh của phần khung thiosemicacbazon

Tuy nhiên, trong trường hợp tạo thành phức chất hỗn hợp với các phối tửkhác, tuỳ thuộc vào kích thước không gian của phần hợp chất cacbonyl màthiosemicacbazon có thể tạo thành các phức chất chứa vòng 4 hoặc 5 cạnh

I.1.3 Hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon

Thiosemicacbazon và phức chất của chúng là những chất có nhiều tính chấtquí báu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong y học

Có những thiosemicacbazon đã được dùng làm thuốc Như thiosemicacbazon axetamino benzanđehit( thiaxetazon-TB1) dùng làm thuốc chữa bệnh lao Đếnnay TB1 vẫn là một trong số thuốc hiệu nghiệm nhất đối với bệnh này

H2N C

NH N

Domark và các cộng sự của ông đã so sánh khả năng kháng khuẩn của cácthiosemicacbazon với các thiosemicacbazit và từ đó ông kết luận rằng tác dụngchữa bệnh của các thiosemicacbazon không phải do chúng diệt các vi trùng màtrung hòa các độc tố do vi trùng tiết ra Chính vì thế mà tác dụng kháng khuẩntrong cơ thể sống của chúng lớn hơn nhiều trong ống nghiệm.

Trong công trình [26], Martelli đã công bố kết quả về việc tổng hợp 4-metylthiosemicacbazon 2-axetyl piridin (Ac-4Mtsc) và 2-metyl thiosemicacbazon 2-axetyl piridin (Ac-Mtsc) và các phức chất của chúng Hai phối tử này có khả năngchống lại nhiều loại nấm khác nhau Hoạt tính này tăng khi chúng tạo phức vớicác ion kim loại như kẽm, niken, đồng Chẳng hạn, Ac-4Mtsc có nồng độ ức chếtối thiểu MIC đối với Aspergillus Fumigatus là 600 μg/ml, Mic của Ac-2Mtsc làg/ml, Mic của Ac-2Mtsc là

800 μg/ml, Mic của Ac-2Mtsc làg/ml trong khi đó của Cu(Ac-2Mtsc)SO4 là 300 μg/ml, Mic của Ac-2Mtsc làg/ml… Phức đồng có hoạttính mạnh nhất rồi đến phức niken và yếu nhất là phức kẽm các phức chất này cókhả năng chống lại những tác nhân gây ra bệnh có khả năng lây lan lớn ở vùngnhiệt đới các phối tử Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức kim loại của chúng cũngđược thử hoạt tính kháng khuẩn các tác giả nhận thấy rằng đa số các phức chấtthể hiện hoạt tính mạnh hơn so với các phối tử tương ứng, điều này có thể thấy rõqua bảng 1.1, bảng 1.2

Bảng 1.1: Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất của

chúng.[26] Hợp chất Nồng độ ức chế tối thiểu (μg/ml, Mic của Ac-2Mtsc làg/ml)

Cu(Ac-4Mtsc)(NO 3 ) 2 3.91 62.50 15.62 - 31.25 - 3.91 3.91 Cu(Ac-4Mtsc)(Oac) 2 15.62 62.50 7.81 - 31.25 3.91 7.81 7.81

Cu(Ac-2Mtsc)(Oac) 2 15.62 25.00 62.50 62.50 31.25 3.91 15.62 15.62 Cu(Ac-2Mtsc)(NO 3 ) 2 - 12.50 250 - 62.50 3.91 15.62 15.62 Cu(Ac-2Mtsc)SO 4 7.81 62.50 62.50 62.50 31.25 3.92 7.81 7.81

a: P.aseudomonas; b: Proteus; c: S.aureus; d: Klebsiella-enterobacter; e: E.coli; f:

Shiglla; g: Streptococcus; h: Salmonellatyphi

Bảng 1.2: Hoạt tính kháng vi sinh vật của thiosemicacbazon và phức chất Pt

của chúng.[12].

Hợp chất

Nồng độ ức chế tối thiểu (μg/ml, Mic của Ac-2Mtsc làg/ml)

Vi khuẩn Gram (+)

Vi khuẩn Gram (-)

I.2.1 Giới thiệu chung

Công thức phân tử: C10H18O

Khối lượng mol phân tử: 154,25 g/mol

Khối lượng riêng: 0,895 g/cm3

Điểm nóng chảy: -6oc

Nhiệt độ sôi: 207oc

Menton là hợp chất hữu cơ tự nhiên có công thức phân tử C10H18O có têngọi là 2-Isopropyl-5-methylcyclohexanone ( Menthone ), tồn tại bốn đồng phân

Hình 1.15 Cấu trúc phân tử menton

Menton thường được sử dụng trong nước hoa và mỹ phẩm nhằm tạo mùithơm đặc trưng của bạc hà

I.2.2 Điều chế

Menton có trong thành phần tinh dầu của một số loại cây, trong đó có tinhdầu cây bạc hà và nó là chất trung gian trong quá trình tổng hợp tinh dầu trongcây bạc hà Menton được điều chế lần đầu tiên bằng cách oxi hóa tinh dầu bạc hàvào năm 1881 trước khi nó được tìm ra trong các tinh dầu mười năm sau

Hình 1.17 Oxi hóa tinh dầu bạc hà để điều chế menton

I.2.3 Tính chất hóa học

Về bản chất, menton là một ankylcycloanone (xeton có C của nhóm >C=O

là một đỉnh trong vòng) nên nó có tính chất cơ bản của xeton

Menton bị khử thành menthol bởi chất khử là NaBH4

Menton thường được sử dụng trong nước hoa và mỹ phẩm, trong hóa thựcphẩm nhằm tạo mùi thơm đặc trưng của bạc hà Gần đây menton còn được dùngđể tạo các phối tử nhằm tổng hợp các phức chất phục vụ cho nghiên cứu trong cácngành khoa học khác nhau, đặc biệt là tổng hợp phức chất của kim loại chuyểntiếp dùng cho nghiên cứu trong y học, dược phẩm

I.3 Khả năng tạo phức của Cu(I), Cu(II) và hoạt tính sinh học

I.3.1 Giới thiệu chung

Nguyên tố Cu có cấu hình electron: [Ar]3d104s1

Năng lượng ion hóa: I1 = 7,72 eV, I2 = 20,29 eV, I3 = 36,9 eV

Đồng là kim loại nặng, kết tinh ở dạng tinh thể lập phương tâm diện, màu đỏ,

có ánh kim có tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt

Trong thiên nhiên đồng có 2 đồng vị bền là: 63Cu (70, 13%), 65Cu (29, 87%).Đồng là kim loại kém hoạt động có khả năng thể hiện trạng thái oxi hóa +1,+2, +3 Điều này được giải thích là do sự gần nhau về năng lượng của các obitan3d và 4s Trong đó trạng thái +2 là đặc trưng nhất được thể hiện qua sơ đồ oxihóa khử sau:

Ở điều kiện thường khi có mặt SO2, CO2, hơi nước đồng tác dụng với O2

trong không khí tạo thành lớp màng mỏng màu xanh của các muối bazơ

+0,337

Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏgồm đồng kim loại và đồng (I) oxit Oxit này được tạo nên bởi những phản ứng:

2Cu + O2 + 2H2O + CO2    CuCO3.Cu(OH)2

8Cu + 5O2 + 6H2O + 2SO2    2[CuSO4.3Cu(OH)2]

Ở nhiệt độ khoảng 2000C phản ứng của Cu với O2 trở nên rõ rệt, tạo nên hỗnhợp oxit CuO và Cu2O, còn ở nhiệt độ nóng chảy Cu cháy và cho CuO Ở nhiệt

độ cao hơn 1300K CuO lại phân hủy cho Cu2O Với lưu huỳnh nó cho Cu2S dướidạng hợp chất thành phần không hợp thức

Ở nhiệt độ thường đồng không tác dụng với flo vì màng CuF2 được tạo nênrất bền sẽ bảo vệ đồng Nhờ tính chất mà đồng được sử dụng để chế tạo bình điệnphân để điều chế flo hay ống dẫn khí flo Với Cl, Br nó cho các halogenua tươngứng

Đồng không tác dụng với các dung dịch axit nhưng tác dụng được với dungdịch HI giải phóng khí H2 nhờ tạo thành CuI là chất ít tan và tác dụng với dungdịch HCN giải phóng khí H2 nhờ tạo thành ion phức bền [E(CN)2]-

2Cu + 4HCN    2H[Cu(CN)2]- + H2

Đồng dễ dàng tan trong HNO3 ở mọi nồng độ, nhưng với H2SO4 thì chỉ tácdụng với H2SO4 đặc nóng:

Cu + 4HNO3 đặc    Cu(NO3)2 + NO2 + H2O3Cu + 8HNO3 (30%)    3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O

Cu + 2H2SO4 đặc    CuSO4 + SO2 + 2H2OĐồng chỉ tan trong axit không có tính oxi hóa, chẳng hạn HCl , khi có mặtchất oxi hóa Ví dụ:

2Cu + O2 + 4HCl    2CuCl2 + 2H2OĐặc biệt đồng có thể tan trong nước khi có mặt phối tử tạo phức Ví dụ:

2Cu + O2 + 8NH3 + 2H2O    2[Cu(NH3)4](OH)2

I.3.2 Khả năng tạo phức của Cu (I)

Đồng ở trạng thái oxi hóa +1 có cấu hình electron [Ar]3d10, tuy nhiên trạngthái oxi hóa +1 là kém đặc trưng đối với đồng, ở trong nước các muối đồng (I) rất

kém bền, tự phân hủy Chẳng hạn muối Cu2SO4 chỉ có thể điều chế trong dungmôi khác nước, ở trong nước tự phân hủy theo phản ứng:

Cu2SO4    CuSO4 + CuTuy nhiên ở trong nước ion Cu+ được làm bền khi tạo thành hoặc kết tủa íttan như CuI, CuCN hoặc ion phức tương đối bền như [Cu(NH3)2]-, [CuX2]- (trong

đó X là Cl-, Br-, I- và CN-) Một trong những nguyên nhân quan trọng của sự làmbền đó là khả năng nhận  của những ion I- và CN- Khi có mặt những ion nàytrong dung dịch, những cân bằng trên đây sẽ dịch chuyển sang trái

Đồng (I) clorua tan ít trong nước lạnh nhưng phân hủy trong nước nóng

Nó tan dễ trong dung dịch đậm đặc của NH3, HCl, NH4Cl và clorua kim loạikiềm nhờ tạo thành phức chất

CuCl + 2NH3    [Cu(NH3)2]ClCuCl + HCl    H[CuCl2]Dung dịch CuCl trong NH3 hoặc HCl hấp thụ khí CO tạo nên dung dịchkhông màu của phức chất dạng đime [CuClCOH2O]2

I.3.3 Khả năng tạo phức của Cu 2+

Cu2+ có cấu hình e ngoài cùng 3d9 Trong dung dịch Cu2+ tồn tại ở dạng ionphức aquơ [Cu(H2O)6]2+ có cấu hình bát diện lệch với ion Cu2+ ở trung tâm, trong

đó hai phân tử nước ở các xa hơn so với 4 phân tử H2O còn lại

Cu2+ là ion có khả năng tạo phức mạnh với nhiều phối tử vô cơ và hữu cơ.Tóm tắt khả năng tạo phức của Cu2+ ở bảng 1.1

Bảng 1.3 Kh n ng t o ph c c a Cu(II) ả năng tạo phức của Cu(II) ăng tạo phức của Cu(II) ạo phức của Cu(II) ức của Cu(II) ủa Cu(II)

Ion trung tâm Số phối trí Cấu trúc Phức chất

45

Tứ diện (biến dạng)Lưỡng chóp tam giác

Cr[CuCl4][Cu(dipy)2I]

Bát diện biến dạng dẹt

[Cu(DMG)2] (rắn)CuO, [Cu(Py)4]2+

CuCl2,[Cu(H2O)6]2+

KCuF3, K2CuF4

Trong đó số phối trí đặc trưng là số phối trí 4 và 6 Số phối trí cưc đại của Cu2+

bằng 6 ứng với các phức bát diện có cấu trúc sau: [ lk

đó lớn đến nỗi các phức Cu(II) có thể xem là phức chất vuông phẳng Như vậy,người ta thường gặp các hợp chất trong đó số phối trí của đồng bằng 4 (hìnhvuông) và 6 (bát diện) Trên thực tế, phức của Cu2+ không tồn tại ở dạng bát diệnđều mà ở dạng bát diện biến dạng (kéo dài theo trục z) và đặc biệt là có cấu trúcvuông phẳng với số phối trí 4 Có nhiều phức vuông phẳng tạo bởi Cu2+, dải hấpthụ thuộc bước chuyển d-d thường nằm trong vùng 16000- 18000cm-1 (625 -555nm)

Đối với Cu(II) cả phức cation và anion đều rất đặc trưng Chẳng hạn như khihoà tan muối Cu(II) vào nước hay cho CuO (màu đen) và Cu(OH)2 (màu xanh datrời) tác dụng với axit thì tạo thành các phức aquơ màu xanh da trời kiểu[Cu(H2O)6 ]2+

Các phức chất của anion, các cuprat (II) cũng đặc trưng đối với Cu (II).Chẳng hạn khi đun nóng trong các dung dịch kiềm đặc Cu(OH)2 bị hòa tan mộtphần tạo thành hydroxocuprat (II) màu xanh thẫm kiểu M2 [Cu(OH)4] Người tacũng biết nhiều phức chất anion của Cu(II) với các anion cacbonat, sunfat và cácanion phức tạp khác, chẳng hạn tách được kalicacbonatocuprat(II): K2Cu(CO3)2 màu

xanh sẫm Khác với Cu(CN)2 các xyanocuprat(II) M2 [Cu(CN)4] rất bền và dễ tantrong nước.

I.3.4 Hoạt tính sinh học của đồng và phức đồng

Đồng có một lượng bé trong động và thực vật Trong cơ thể con người,đồng có trong thành phần của 1 số protein, enzim và tập trung chủ yếu ở gan Hợpchất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipit.Thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu Trong máu của động vật bậc thấp (ốc, sò vàđộng vật thân mềm) có chất màu là hemoxiamin chứa đồng và có chức năng nhưhemoglobin ở trong máu của động vật có xương sống

Hợp chất của Cu không độc như hợp chất của kim loại nặng như Pb và

Hg Muối của đồng độc với nấm mốc và rêu tảo, người ta dùng CuSO4 để chốngmốc cho gỗ, dùng nước boocđo là hỗn hợp của dung dịch CuSO4 và sữa vôi để trừ

bọ cho 1 số cây, dùng nước Culinh là dung dịch của CuSO4 và kali natri tactrat(KNaC4H4O6) trong dung dịch NaOH 10% trong y học để xác định hàm lượngđường trong nước tiểu của người mắc bệnh đái tháo đường

Trong công trình [26,27], Martelli đã công bố kết quả về việc tổng hợp 4 metyl thiosemicacbazon 2- axetylpyrridin(Ac-4Mtsc) và 2-metyl thiosemicacbazon2- axetylpyrridin (Ac-2Mtsc) và các phức chất của chúng Hai phối tử này có khảnăng chống lại nhiều loại nấm khác nhau Hoạt tính này tăng khi chúng tạo phứcvới Zn, Ni, Cu Chẳng hạn Ac-4Mtsc có nồng độ ức chế tối thiểu đối vớiAspergillus fumigatus là 600 g/ml, Ac-2Mtsc là 800 g/ml trong khi đó củaCu(Ac-2Mtsc) là 300 g/ml Các phức chất này có khả năng chống lại những tácnhân gây ra các bệnh có khả năng lây lan lớn ở vùng nhiệt đới Các phối tử Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức Cu của chúng được thử hoạt tính kháng khuẩn được thểhiện qua bảng 1.1

-Bảng 1.4 Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc

và phức chất Cu(II) của chúng

Ac-4Mtsc 15.62 52.50 15.62 250 15.62 7.81 15.62 15.62 Cu(Ac-4Mtsc)Cl 2 3.92 31.25 7.81 125 15.62 - 2.81 15.62 Cu(Ac-4Mtsc)(NO 3 ) 2 3.91 62.50 15.62 - 31.25 - 3.91 3.91

Cu(Ac-4Mtsc)(OAc) 2 15.62 62.50 7.81 - 31.25 3.91 7.81 7.81

Cu(Ac-2Mtsc)Cl 2 21.25 12.50 62.50 62.50 31.52 3.91 31.25 15.62 Cu(Ac-2Mtsc)(OAc) 2 15.62 25.00 62.50 62.50 31.52 3.91 15.62 15.62 Cu(Ac-2Mtsc)(NO 3 ) 2 - 12.50 250 - 62.50 3.91 15.62 15.62 Cu(Ac-2Mtsc)SO 4 7.81 62.50 62.50 62.50 31.25 3.92 7.81 7.81

a: Pseudomonas; b: Proteus; c: S.aureus; d: Klebsiella-enterobbac; e: E.coli;

f:Shiglla; g: Streptococcus; h: Salmonellatyphi;

I.4 Tình hình nghiên cứu phức chất của các kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon

Jesen là người đầu tiên nghiên cứu và tổng hợp các phức chất củathiosemicacbazit với Cu(II)

Sau công trình nghiên cứu của Jensen là hàng loạt thông báo về sự tạo phứccủa thiosemicacbazit với các kim loại chuyển tiếp khác , tuy nhiên việc nghiêncứu này chỉ trở thành hệ thống vào những năm 60 của thế kỉ XX nhờ sử dụng cácphương pháp vật lí và hóa học vào nghiên cứu phức chất

Sự tạo phức của thiosemicacbazon cũng giống như thiosemicacbazit,nhưng với sự đa dạng về tính chất và phong phú về số lượng của các hợp chấtcacbonyl, có thể tổng hợp được rất nhiều các phức chất khác nhau, đây thực sự làmột lĩnh vực đầy hứa hẹn cho các nhà khoa học

Nhiều công trình của các tác giả nước ngoài công bố về kết quả tổng hợpthiosemicacbazon và phức chất Một số thiosemicacbazon đã được tổng hợp nhưsau:

H2N HN

N O O

S

O

+ -

axit axetic (4-nitrophenyl)-oxo-etyl este thiosemicacbazon

Hình 1.20 Công thức cấu tạo của axit axetic (4-nitophenyl)-oxo- etyl este

thiosemicacbazon

N

H N

CH3

H3C

N N H

CH3

isatin beta thiosemicacbazon

Hình 1.24 Cấu tạo của isatin beta thiosemicacbazon.

Ở Việt Namm đã có một số nhóm tác giả nghiên cứu về vấn đề này Tácgiả Trịnh Ngọc Châu [1] đã tổng hợp H2thsa, H2this, H2thac và các phức chất củachúng với Cu2+, Co3+, Co2+, Ni2+ Trong các chức chất thì H2thsa, H2this đều làphối tử 3 càng, chúng luôn có xu hướng thể hiện phối trí cực đại bằng 3 Liên kếtphối trí được thực hiện qua các nguyên tử S, N của nhóm hidrazin và oxi củanhóm OH trong hợp chất cacbonyl Khi tham gia tạo phức thiosemicacbazon cóthể là phối tử trung hòa hoặc mang điện tích âm

Trong công trình nghiên cứu tác giả Trịnh Ngọc Châu đã xác định côngthức của phức chất giữa thiosemicacbazon salixilanđêhit với một số kim loạichuyển tiếp bằng phương pháp hấp thụ electron và phổ hồng ngoại

Hình 1.25 Công thức cấu tạo phức vuông phẳng của Ni(thsa)A (A = H 2 O, NH 3 ,

Py, C 6 H 5 NH 2 )

Hình 1.26 Công thức cấu tạo phức bát diện Ni(H 2 thsa)(NO 3 ) 2

Tác giả Dương Tuấn Quang đã tổng hợp Pt(II) với thiosemicacbazon trên

và 4-phenyl thiosemicacbazon axetyl axeton; 4- phenyl thiosemicacbazonsalixilanđehit; 4- phenyl thiosemicacbazon benzandehit… các phức tạo ra đều làphức vuông phẳng

Công trình nghiên cứu [7] về các phức chất của Co(II), Cu(II), Ni(II) vớicác thiosemicacbazon Thành phần và cấu trúc của các phức chất được các tác giảxác định bằng nhiều phương pháp vật lý và hóa lí Kết quả nghiên cứu cho thấy ởtrạng thái tự do các thiosemicacbazon đều tồn tại ở dạng thion, khi tham gia tạophức với các thiosemicacbazon đều tồn tại ở dạng thion, khi tham gia tạo phứcvới các thiosemicacbazon có thể giữ nguyên dạng thion hoặc chuyển sang dạngthiol thông qua quá trình enol hóa Các thiosemicacbazon có thể là phối tử haicàng hoặc ba càng

Tác giả Phan Thị Hồng Tuyết [16] đã tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc vàthăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất kim loại với thiosemicacbazon,Một số kết quả được trình bày ở hình 1.27 và 1.28