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

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
1

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 Cu
2+
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
2
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Hth: thiosemicacbazit
Hthiomen: thiosemicacbazon menton
Phức Cu(I)-thiomen: Phức của Cu(I) với thiosemicacbazon menton
Phức Cu(II)-thiomen : Phức của Cu(II) với thiosemicacbazon menton
HH-UD: hóa học và ứng dụng
3

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất
của chúng………………………………………………………….…19
Bảng 1.2: Hoạt tính kháng vi sinh vật của thiosemicacbazon và phức chất
Pt của chúng…………………………………………………………20
Bảng 1.3: Khả năng tạo phức của Cu(II)……………………………………… 26
Bảng 1.4:Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất Cu(II)
của chúng……………………………………………………………….28
Bảng 1.5: Các dải hấp thụ chính trong phổ IR của thiosemicacbazit………… 37
Bảng 3.1: Kết quả MS và thành phần phức chất……………………………… 44
Bảng 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)………… ……………… 52
Bảng 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
4
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Cấu trúc phân tử thiosemicacbazit………………………….……… 10
Hình 1.2: Cân bằng tauteme của thiosemicacbazit …………………………….10
Hình 1.3: Phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl….…11
Hình 1.4: Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 1 11
Hình 1.5: Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 2 12
Hình 1.6: Sự biến đổi nồng độ của
C OH
+
> =
(1)và thiosemicacbazon theo pH 12
Hình 1.7 Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazit 13
Hình 1.8: Phức của Cu(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2 benzoylpiridin 15

Hình 1.9: Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R: H, CH
3
, C
2
H
5
,
C
6
H
5
…)……………………………………………………………….15
Hình 1.10: Sơ đồ tạo phức phối tử hai càng…………………………………… 15
Hình 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.….16
Hình 1.12: Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng…………………………….17
Hình 1.13: Mô hình chung của thiosemicacbazon salixilandehit ngưng tụ với
Ni
2+
, Cu
2+
……………………………………………………………17
Hình 1.14: Tạo thành vòng 5 cạnh của phần khung thiosemicacbazon…………18
Hình 1.15: Cấu trúc phân tử menton…………………………………………….21
Hình 1.16: Menton-chất trung gian trong quá trình tạo tinh dầu ở cây bạc hà… 22
Hình 1.17: Oxi hóa tinh dầu bạc hà để điều chế menton……………………… 22
Hình 1.18: Phản ứng khử menton……………………………………………….22
Hình 1.19: Menton tác dụng được với cơ magie trong môi trường axit…………23
Hình 1.20: Công thức cấu tạo của axit axetic (4-nitophenyl)-oxo- etyl este
thiosemicacbazon……………………………………………………29

Hình 1.21: Công thức cấu tạo của 3-aminppyridine-2-carboxaldehyde
thiosemicacbazon……………………………………………………29
Hình 1.22: Công thức cấu tạo 4-pyridinecacboxaldehyde thiosemicacbazon… 30
Hình1.23:Công thức cấu tạo 4-(dimetylamino)benzandehit thiosemicacbazon…30
5
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 = H
2
O,
NH
3
, Py, C
6
H
5
NH
2
)……………………………………………… 31
Hình 1.26: Công thức cấu tạo phức bát diện Ni(H
2
thsa)(NO
3
)
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)Cl

2
]….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
6
MỞ ĐẦU
Hóa học phức chất là một lĩnh vực tương đối mới, nhưng nó đã thể hiện
được vai trò quan trọng của mình trong quá trình phát triển hóa học nói riêng và
khoa học nói chung. Hóa học phức chất phát triển rất mạnh trong những năm gần
đây và phức chất được ứng dụng rộng rãi trong hoá học, sinh học, y học và nhiều
lĩnh 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 tựu
của hóa lí, hóa phân tích, hóa hữu cơ, hóa sinh, hóa môi trường, hóa dược và các

lĩnh vực khác, đồng thời nó cũng tác động trở lại các lĩnh vực nói trên một cách
tích cực. Rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hóa sinh vô cơ và trong y dược… gắn
liền 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 các
phối tử hữu cơ là đối tượng đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong
nhiều 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 năng
tạo phức tốt. Phần lớn phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp có hoạt
tính sinh học khá mạnh, chúng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cũng như ức
chế sự phát triển của tế bào ung thư. Lĩnh vực nghiên cứu về phức chất của nhóm
phối tử thiosemicacbazon là một trong những hướng nghiên cứu đã và đang phát
triển mạnh với mục tiêu là tìm ra các chất có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốt
nhất các yêu cầu sinh – y học như không độc, không có tác dụng phụ, không gây
hại 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:
7
- Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon menton từ thiosemicacbazit và
menton
- 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 các
phương pháp: phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ hấp thụ electron.
+ Thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon menton và phức
chất của chúng với Cu(I), Cu(II): Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên 8

chủng vi sinh vật.
8
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 nóng
chảy từ 181 - 183
0
C.

N
N
H
H
C
H
N
H
H
S
(1)
(2)
(3)
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 mặt
phẳng vì có sự chuyển hoá proton từ nguyên tử N(2) sang S thông qua cân bằng
tautome hoá:

H
2
N
N H C
N H
2
H
2
N
N C
S H
N H
2
D ¹ n g t h i o n D ¹ n g t h i o l
S
Hình 1.2. Cân bằng tauteme của thiosemicacbazit
Trong phân tử thiosemicacbazit liên kết C=S có độ bội bé hơn 2, các liên kết
C-N(2), C-N(3) có độ bội lớn hơn 1 còn các liên kết khác có độ bội gần bằng 1,
9
Công thức phân tử: CH
5
N
3
S
Công thức cấu tạo: NH
2
-NH-(C=S)-NH
2

hay:

điều này được gây ra bởi sự liên hợp giữa cặp electron không liên kết của nguyên
tử 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 -NH
2
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 thành
thiosemicacbazon theo sơ đồ phản ứng sau:
C
R'
R''
O +
NH
2
NH C NH
2
S
C
R'
R''
N NH C NH
2
S
- H
2
O
(cacbonyl) (thiosemicacbazit) (thiosemicacbazon)
Hình 1.3. Phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl
Phản ứng chỉ xảy ra với nhóm - NH
2

hiđrazin của thiosemicacbazit trong môi
trường etanol- nước có axit làm xúc tác. Phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn, ta có
thể mô tả cơ chế của phản ứng như sau:
Giai đoạn 1: cộng nucleophin có axit làm xúc tác
C O
+ H
+
OH
+
OH
+
H
2
N
H
N C
S
NH
2
+
C
OH
HNH - NH
C
S
NH
2
+
C
OH

HNH - NH
C
S
NH
2
+
-H
+
C
OH
NH - NH
C
S
NH
2
Hình 1.4. Sơ đồ hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 1
10
Giai đoạn 2: tách nước
C
OH
NH - NH
C
S
NH
2
+H
+
C
OH
2

NH - NH
C
S
NH
2
+
C
OH
2
NH - NH
C
S
NH
2
+
-H
2
O
C NH - NH
C
S
NH
2
+
C NH - NH
C
S
NH
2
+

C N - NH
C
S
NH
2
-H
+
Hình 1.5. Sơ đồ hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn
2
Sự có mặt của axit làm cho tốc độ phẩn ứng tăng lên. Tuy nhiên nếu sự tăng
nồng độ axit đến mức nào đó thì thiosemicacbazon sẽ bị proton hóa theo phương
trình sau làm giảm hiệu suất phản ứng:
H
2
N
H
N C NH
2
S
+ H
+
H
3
N
H
N C NH
2
S
+
Sự biến đổi nồng độ các chất trong [1] giai đoạn 1 theo pH có thể biểu diễn

bằng hình 1.6
11
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 chất
cacbonyl 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 của
thiosemicacbazit [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)
H
2
).
+ 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 sự
tạo 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 thụ
electron, phổ hấp thụ hồng ngoại, các tác giả cũng đưa ra kết luận: liên kết giữa

phân tử thiosemicacbazit với nguyên tử kim loại được thực hiện trực tiếp qua
nguyên tử S và nguyên tử N của nhóm N
(1)
H
2
; đồng thời khi tạo phức phân tử
thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis.
12
Theo các tài liệu [4,16,8,6], trong đa số các trường hợp thiosemicacbazit tồn
tại ở cấu hình cis và đóng vai trò như một phối tử hai càng, như vậy có xu hướng
thể 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 tốn
năng 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 hình
trans, khi đó liên kết được thực hiện qua nguyên tử S. Ví dụ điển hình về kiểu
phối 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 đầu
phát triển mạnh sau khi Domagk nhận thấy hoạt tính kháng khuẩn của một số
thiosemicacbazon [9,11,14]. Để làm sáng tỏ cơ chế tác dụng ấy của
thiosemicacbazon 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 tâm
nghiên cứu nhiều bởi tính đa dạng của các hợp chất cacbonyl. Nó cho phép thay

đổi trong một giới hạn rất rộng bản chất các nhóm chức cũng như cấu tạo hình
học thiosemicacbazon.
Cũng như thiosemicacbazit, các thiosemicacbazon có khuynh hướng thể hiện
dung lượng phối trí cực đại. Tuy nhiên, tuỳ vào phần hợp chất cacbonyl mà
thiosemicacbazon có thể là phối tử 1 càng, 2 càng, 3 càng hay 4 càng.
Phối tử 1 càng
Trong một số ít trường hợp, do khó khăn về hoá lập thể, các
thiosemicacbazon mới thể hiện như phối tử một càng. Ví dụ như phức chất của
Cu (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2 benzoylpiridin trong đó phối tử thứ nhất
đóng vai trò như phối tử hai càng còn phối tử thứ hai là phối tử 3 càng được thể
hiện cụ thể qua hình dưới đây:
13
N
N S
S
NHR
C
O
Cu
N
N
CH
3
CH
3
Hình 1.8. Phức chất của Cu (II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2 benzoylpiridin
Phối tử 2 càng:
Nếu phần hợp chất cacbonyl không chứa nguyên tố có khả năng tham gia tạo
phức thì phối tử đóng vai trò như phối tử hai càng giống thiosemicacbazit. Ví dụ:
thiosemicacbazon của benzanđehit, xyclohexanon, axetophenon, octanal,

menton…
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 tạo
của phức 2 càng giữa Pt(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon furaldehit và phức
giữa Pd(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2-axetyl piridin như sau:
NH
C N
S
N
C
H
Pt
N
S
N
C
NH
C
H

O
O
NH
C N
S
N
C
CH
3
Pt
N
S
N
C
NH
C
CH
3
N
N
Hình 1.10. Sơ đồ tạo phức phối tử hai càng
14
I
II
Phối tử 3 càng
Nếu ở phần hợp chất cacbonyl có thêm nguyên tử có khả năng tham gia phối
trí (D) và nguyên tử này được nối với nguyên tử N-hidrazin (N
(1)
) qua hai hay ba
nguyên tử trung gian thì khi tạo phức phối tử này thường có khuynh hướng thể

hiện 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 xuất
thiosemicacbazon của salixylanđehit (H
2
thsa hay H
2
phthsa), isatin (H
2
this hay
H
2
pthis), axetylaxeton (H
2
thac hay H
2
pthac), pyruvic (H
2
thpy hay H
2
pthpy)
….Trong phức chất của chúng với các ion kim loại Cu
2+
, Co
2+
, Ni
2+
, Pt
2+

….phối tử
này tạo liên kết với bộ nguyên tử cho là O, S, N cùng với sự hình thành vòng 5
hoặc 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).H
2
O.
c. Phức vuông phẳng Pt(Hthsa)Cl. d. Phức vuông phẳng Cu(Hthis)Cl
Phối tử 4 càng
15
Các thiosemicacbazon bốn càng được điều chế bằng cách ngưng tụ hai phân
tử thiosemicacbazit với một phân tử hợp chất đicacbonyl.
+
- 2
OH
2
N
NH
2
S
NH
2
H
O
R
O
R'

R
R'
N
N
SH
NH
2
N
N
SH
NH
2
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 cũng
thường có cấu tạo phẳng và do đó chúng chiếm bốn vị trí phối trí trên mặt phẳng
xích 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 một
thiosemicacbazit khi có mặt ion kim loại - phản ứng trên khuôn. Trong phản ứng
loại này, cả hai nhóm NH
2
của thiosemicacbazit đều tham gia phản ứng ngưng tụ.
Trong môi trường kiềm, khi có mặt Ni
2+
, Cu
2+
thiosemicacbazon
salixilandehit có khả năng ngưng tụ với salixiandehi để tạo thành phối tử bốn
càng H
3

thsasal mà ở điều kiện thường phản ứng ngưng tụ phân tử salixilandehit
thứ hai này không xảy ra. Công thức chung của các phức chất tạo thành được mô
tả dưới đây:
O
CH N
N C
N CH
O
SR
M
M = VO , Ni , Cu ; R = CH , C H , H
2+
2+
2+
3
2
5
Hình 1.13. Mô hình chung của thiosemicacbazon salixilandehit ngưng tụ với
Ni
2+
, Cu
2+
.
16
M:
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 tử
khác, tuỳ thuộc vào kích thước không gian của phần hợp chất cacbonyl mà
thiosemicacbazon 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 chất
quí 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 p-
axetamino benzanđehit( thiaxetazon-TB1) dùng làm thuốc chữa bệnh lao. Đến
nay TB1 vẫn là một trong số thuốc hiệu nghiệm nhất đối với bệnh này.
H
3
C
C
S
HN C
H
N
C
S
NH
2
Các thiosemicacbazon của 4-etylsunfobenzanđehit, piridin-3 và piridin-4
cũng được dùng để chữa bệnh lao. Thiosemicacbazon isatin dùng chữa bệnh cúm,
đậu mùa và làm thuốc sát trùng. Thiosemicacbazon của quynon monoguanyl
hidrazon có khả năng diệt vi khuẩn gram dương.

H
2
N

C
NH
N
H
N
NH
C
S
NH
2
Bên cạnh đó, các thiosemicacbazon cũng có tác dụng tốt trong quá trình
chữa bệnh viêm nhiễm.[21]
17
Domark và các cộng sự của ông đã so sánh khả năng kháng khuẩn của các
thiosemicacbazon với các thiosemicacbazit và từ đó ông kết luận rằng tác dụng
chữa bệnh của các thiosemicacbazon không phải do chúng diệt các vi trùng mà
trung hòa các độc tố do vi trùng tiết ra. Chính vì thế mà tác dụng kháng khuẩn
trong 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-metyl
thiosemicacbazon 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 năng
chống lại nhiều loại nấm khác nhau. Hoạt tính này tăng khi chúng tạo phức với
các ion kim loại như kẽm, niken, đồng. Chẳng hạn, Ac-4Mtsc có nồng độ ức chế
tối thiểu MIC đối với Aspergillus Fumigatus là 600 μg/ml, Mic của Ac-2Mtsc là
800 μg/ml trong khi đó của Cu(Ac-2Mtsc)SO
4
là 300 μg/ml… Phức đồng có hoạt
tính mạnh nhất rồi đến phức niken và yếu nhất là phức kẽm. các phức chất này có
khả năng chống lại những tác nhân gây ra bệnh có khả năng lây lan lớn ở vùng
nhiệt đới. các phối tử Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức kim loại của chúng cũng

được thử hoạt tính kháng khuẩn. các tác giả nhận thấy rằng đa số các phức chất
thể hiện hoạt tính mạnh hơn so với các phối tử tương ứng, điều này có thể thấy rõ
qua 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)
A b C D e f g H
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-4Mtsc)SO
4
- - 3.96 125 7.81 3.91 3.91 3.91
Ni(Ac-4Mtsc)Cl
2
- 3.91 7.81 - 31.25 - - 62.50
Ni(Ac-4Mtsc)(OAc)
2
- 15.62 7.81 - 31.25 - - -
Ni(Ac-4Mtsc)(NO
3

)
2
- - - - - - - -
Ni(Ac-4Mtsc)SO
4
- - - - - - 15.62
Zn(Ac-4Mtsc)Cl
2
- - 15.62 - - - - 3.91
Zn(Ac-4Mtsc)(OAc)
2
- - - - - - - 62.50
Zn(Ac-4Mtsc)(NO
3
)
2
- - 31.25 - - - - -
Zn(Ac-4Mtsc)SO
4
- - 31.25 - 15.62 - - -
Ac-2Mtsc 31.25 12.50 25.00 125 41.25 7.81 31.25 15.62
18
Cu(Ac-2Mtsc)Cl
2
21.25 12.50 62.50 62.50 31.25 3.91 31.25 15.62
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
Ni(Ac-2Mtsc)Cl
2
- 3.91 62.50 - 31.25 - - 125
Ni(Ac-2Mtsc)(OAc)
2
- - 125 - 31.25 - - -
Ni(Ac-2Mtsc)(NO
3
)
2
- - - - 15.62 - - 31.25
Ni(Ac-2Mtsc)SO
4
- - - - - - - 31.25
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)
Vi khuẩn
Gram (+)
Vi khuẩn
Gram (-)

Nấm mốc Nấm men
E p B S A F C
H
2
4Phthis 25 25 50 - 50 25 50
(H
2
4Phthis)Cl 12,5 25 25 - 12.5 25 50
H
2
thsa - 50 - - - 25 50
Pt(H
2
thsa)Cl 25 - 25 - 50 - -
H
2
thac - - - - 50 50 -
Pt(Hthac)Cl - - - - 25 50 -
Hthbe 50 50 - - - 50 50
Pt(Hthbe)
2
50 25 50 50 50 25 25
H4Phthbe 25 50 50 50 - 50 50
Pt(4Phthbe)
2
12.5 25 12,5 25 - 12.5 25
H
2
thdi - - - - - 50 -
Pt(thdi) 25 25 50 25 50 12.5 25

H
2
4Phthdi 12.5 - 12.5 25 - 25 -
Pt(H4Phthdi)
2
12.5 50 12.5 12.5 25 12.5 25
Hthfu - 50 - - - 25 50
Pt(thfu)
2
- - - - - -
H4Phthfu - 50 50 - - 25 -
Pt(H4Phthfu)
2
50 - - - - - -
E: E. coli; P: P.aeruginosa; B: B. subtillis; A: Asp.niger; F: F. oxysporum;
C: C. albicans.
I.2. Menton
I.2.1. Giới thiệu chung
Công thức phân tử: C
10
H
18
O
Khối lượng mol phân tử: 154,25 g/mol
Khối lượng riêng: 0,895 g/cm
3

19
Điểm nóng chảy: -6
o

c
Nhiệt độ sôi: 207
o
c
Menton là hợp chất hữu cơ tự nhiên có công thức phân tử C
10
H
18
O có tên
gọi 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 mùi
thơm 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 tinh
dầu cây bạc hà và nó là chất trung gian trong quá trình tổng hợp tinh dầu trong
cây bạc hà. Menton được điều chế lần đầu tiên bằng cách oxi hóa tinh dầu bạc hà
vào năm 1881 trước khi nó được tìm ra trong các tinh dầu mười năm sau.

Hình 1.16. Menton-chất trung gian trong quá trình tổng hợp tinh dầu ở cây bạc
hà.
Menthone có thể điều chế bằng cách oxi hóa tinh dầu bạc hà bằng dicromat
hoặc axit cromic.
20

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 NaBH
4
.

Hình 1.18. Phản ứng khử menton
Menton tác dụng được với cơ magie trong môi trường axit tạo ra
ankylxycloancol
Hình 1.19. Menton tác dụng được với cơ magie trong môi trường axit
I.2.4.Ứng dụng
21
Menton thường được sử dụng trong nước hoa và mỹ phẩm, trong hóa thực
phẩm nhằm tạo mùi thơm đặc trưng của bạc hà. Gần đây menton còn được dùng
để tạo các phối tử nhằm tổng hợp các phức chất phục vụ cho nghiên cứu trong các
ngành khoa học khác nhau, đặc biệt là tổng hợp phức chất của kim loại chuyển
tiếp 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]3d
10
4s
1
Năng lượng ion hóa: I
1
= 7,72 eV, I
2
= 20,29 eV, I
3
= 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:
63
Cu (70, 13%),
65
Cu (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 obitan
3d và 4s. Trong đó trạng thái +2 là đặc trưng nhất được thể hiện qua sơ đồ oxi
hóa khử sau:
Cu
3+
Cu
2+
Cu
+
Cu
Từ giản đồ thấy rằng ở điều kiện chuẩn đồng là một kim loại kém hoạt động.
Mức oxi hóa +3 không bền vì có thế khử cao, còn mức oxi hóa +1 không bền vì
có thể dị li thành Cu (II) và Cu (0). Về mặt hóa học, đồng là kim loại kém hoạt
động.
Cũng có thông tin về sự tồn tại của Cu (IV) (Cs
2
CuF
6
) và Cu (0) (Cu
2
(CO)
6
)
nhưng chỉ là hai hợp chất rất kém bền và chỉ tồn tại ở những điều kiện rất đặc

biệt.
Ở điều kiện thường khi có mặt SO
2
, CO
2
, hơi nước đồng tác dụng với O
2
trong không khí tạo thành lớp màng mỏng màu xanh của các muối bazơ
22
+0,337
+ 1,8
+ 0,153 + 0,521
Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ
gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Oxit này được tạo nên bởi những phản ứng:
2Cu + O
2
+ 2H
2
O + CO
2
→
CuCO
3
.Cu(OH)
2
8Cu + 5O
2
+ 6H
2
O + 2SO

2
→
2[CuSO
4
.3Cu(OH)
2
]
Ở nhiệt độ khoảng 200
0
C phản ứng của Cu với O
2
trở nên rõ rệt, tạo nên hỗn
hợp oxit CuO và Cu
2
O, còn ở nhiệt độ nóng chảy Cu cháy và cho CuO. Ở nhiệt
độ cao hơn 1300K CuO lại phân hủy cho Cu
2
O. Với lưu huỳnh nó cho Cu
2
S dưới
dạng hợp chất thành phần không hợp thức.
Ở nhiệt độ thường đồng không tác dụng với flo vì màng CuF
2
được tạo nên
rất bền sẽ bảo vệ đồng. Nhờ tính chất mà đồng được sử dụng để chế tạo bình điện
phân để điều chế flo hay ống dẫn khí flo. Với Cl, Br nó cho các halogenua tương
ứng.
Đồng không tác dụng với các dung dịch axit nhưng tác dụng được với dung
dịch HI giải phóng khí H
2

nhờ tạo thành CuI là chất ít tan và tác dụng với dung
dịch HCN giải phóng khí H
2
nhờ tạo thành ion phức bền [E(CN)
2
]
-
.
2Cu + 4HCN
→
2H[Cu(CN)
2
]
-
+ H
2
Đồng dễ dàng tan trong HNO
3
ở mọi nồng độ, nhưng với H
2
SO
4
thì chỉ tác
dụng với H
2
SO
4
đặc nóng:
Cu + 4HNO
3

đặc
→
Cu(NO
3
)
2
+ NO
2
+ H
2
O
3Cu + 8HNO
3
(30%)
→
3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO

+ 4H
2
O
Cu + 2H
2
SO
4
đặc
→

CuSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
Đồng chỉ tan trong axit không có tính oxi hóa, chẳng hạn HCl , khi có mặt
chất oxi hóa. Ví dụ:
2Cu + O
2
+ 4HCl
→
2CuCl
2
+ 2H
2
O
Đặc biệt đồng có thể tan trong nước khi có mặt phối tử tạo phức. Ví dụ:
2Cu + O
2
+ 8NH
3
+ 2H
2
O
→
2[Cu(NH
3
)

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]3d
10
, tuy nhiên trạng
thái oxi hóa +1 là kém đặc trưng đối với đồng, ở trong nước các muối đồng (I) rất
23
kém bền, tự phân hủy. Chẳng hạn muối Cu
2
SO
4
chỉ có thể điều chế trong dung
môi khác nước, ở trong nước tự phân hủy theo phản ứng:
Cu
2
SO
4

→
CuSO
4
+ Cu
Tuy nhiên ở trong nước ion Cu
+
được làm bền khi tạo thành hoặc kết tủa ít
tan như CuI, CuCN hoặc ion phức tương đối bền như [Cu(NH
3
)

2
]
-
, [CuX
2
]
-
(trong
đó X là Cl
-
, Br
-
, I
-
và CN
-
). Một trong những nguyên nhân quan trọng của sự làm
bền đó là khả năng nhận π của những ion I
-
và CN
-
. Khi có mặt những ion này
trong 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 NH
3
, HCl, NH
4
Cl và clorua kim loại
kiềm nhờ tạo thành phức chất

CuCl + 2NH
3

→
[Cu(NH
3
)
2
]Cl
CuCl + HCl
→
H[CuCl
2
]
Dung dịch CuCl trong NH
3
hoặc HCl hấp thụ khí CO tạo nên dung dịch
không màu của phức chất dạng đime [CuClCOH
2
O]
2
OC Cl CO
Cu Cu
H
2
O Cl OH
2
Tuy nhiên Cu
+
chủ yếu tạo phức có sự phân bố theo dạng đường thẳng

giữa ion kim loại và hai phối tử, điển hình trong số chúng là [ClCuCl]
-
.
I.3.3. Khả năng tạo phức của Cu
2+

Cu
2+
có cấu hình e ngoài cùng 3d
9
. Trong dung dịch Cu
2+
tồn tại ở dạng ion
phức aquơ [Cu(H
2
O)
6
]
2+
có cấu hình bát diện lệch với ion Cu
2+
ở trung tâm, trong
đó hai phân tử nước ở các xa hơn so với 4 phân tử H
2
O còn lại.
Cu
2+
là ion có khả năng tạo phức mạnh với nhiều phối tử vô cơ và hữu cơ.
Tóm tắt khả năng tạo phức của Cu
2+

ở bảng 1.1
Bảng 1.3. Khả năng tạo phức của Cu(II)
Ion trung tâm Số phối trí Cấu trúc Phức chất
4
5
Tứ diện (biến dạng)
Lưỡng chóp tam giác
Cr[CuCl
4
]
[Cu(dipy)
2
I]
24
Cu(II): d
9
5
4
*
6
*
7
Chóp vuông
Vuông phẳng
Bát diện biến dạng
kéo dài
Bát diện biến dạng dẹt
[Cu(DMG)
2
] (rắn)

CuO, [Cu(Py)
4
]
2+
CuCl
2
,[Cu(H
2
O)
6
]
2+
KCuF
3
, K
2
CuF
4
Trong đó số phối trí đặc trưng là số phối trí 4 và 6. Số phối trí cưc đại của Cu
2+
bằng 6 ứng với các phức bát diện có cấu trúc sau: [
σ
lk
z
2]
12
[
π
d
]

6
[
σ
plk
z
2]
2
[
σ
plk
x
2
- y
2].
Vì trên obitan
σ
plk
x
2
-y
2 chỉ có một electron nên liên kết của Cu
2+
với phối tử tạo
thành bởi các obitan
σ
plk
x
2
- y
2 bền hơn tạo thành bởi các obitan

σ
plk
z
2 . Nói cách
khác là 4 phối tử trong mặt phẳng xy liên kết với Cu
2+
bền hơn 2 phối tử nằm trên
trục z. Do đó khoảng cách giữa Cu
2+
và các phối tử nằm trên mặt phẳng xy ngắn
hơn khoảng cách giữa Cu
2+
và các phối tử nằm trên trục z. Đôi khi sự khác nhau
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 (hình
vuông) và 6 (bát diện). Trên thực tế, phức của Cu
2+
không tồn tại ở dạng bát diện
đều mà ở dạng bát diện biến dạng (kéo dài theo trục z) và đặc biệt là có cấu trúc
vuông phẳng với số phối trí 4. Có nhiều phức vuông phẳng tạo bởi Cu
2+
, dải hấp
thụ 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 khi
hoà tan muối Cu(II) vào nước hay cho CuO (màu đen) và Cu(OH)
2
(màu xanh da

trời) tác dụng với axit thì tạo thành các phức aquơ màu xanh da trời kiểu
[Cu(H
2
O)
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 một
phần tạo thành hydroxocuprat (II) màu xanh thẫm kiểu M
2
[Cu(OH)
4
]. Người ta
cũng biết nhiều phức chất anion của Cu(II) với các anion cacbonat, sunfat và các
anion phức tạp khác, chẳng hạn tách được kalicacbonatocuprat(II): K
2
Cu(CO
3
)
2
màu
25