Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất Cu(I), Cu(II) với Thiosemicabazon Menton

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN KHÂM ANH

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ THĂM DÒ
HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT Cu(I), Cu(II)
VỚI THIOSEMICACBAZON MENTON

LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC

Vinh, 2014


2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN KHÂM ANH

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ THĂM DÒ
HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT Cu(I), Cu(II)
VỚI THIOSEMICACBAZON MENTON
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60.440.113

LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:
PSG. TS. PHAN THỊ HỒNG TUYẾT

Vinh, 2014


3

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến cô giáo,
PGS. TS. Phan Thị Hồng Tuyết, khoa Hóa, trường Đại học Vinh, đã giao đề tài,
hướng dẫn khoa học tận tình, luôn quan tâm và động viên, giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện trong quá trình thực nghiệm và hoàn thành nhiệm vụ.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Hoa Du, trưởng
khoa Hóa, trường Đại học Vinh và thầy cô khoa Hóa, thầy cô phụ trách phòng thí
nghiệm, các thầy giáo Phòng sau đại học trường Đại học Vinh.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu và giáo viên Trường THPT
Thanh Chương 1, người thân, bạn bè đã luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất, khích lệ
tinh thần cho tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn này.

Vinh, tháng 10 năm 2014

Nguyễn Khâm Anh

MỤC LỤC


4

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


5

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


6

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

7

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

DANH MỤC CÁC HÌNH


8

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, CH3, C2H5,
C6H5…)……………………………………………………………….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
Ni2+, Cu2+……………………………………………………………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

9

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


10

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:

11

- 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.


12

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 - 1830C.
Công thức phân tử: CH5N3S
Công thức cấu tạo: NH2-NH-(C=S)-NH2
hay:

H

H
N (1)
N (2)

H

C

(3)
N

H
H

S

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:
S
H 2N

NH

C

D ¹ n g th io n

SH
NH

2

H 2N

N

C

NH

2

D ¹ n g th io l

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,


13

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:
R'
C

O + H2N

NH

R''

C

NH2

S

(cacbonyl)

- H 2 O R'

C

N

NH

R''

C

NH2

S

(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

+

+
O +H

C

OH
S

+

H
N

OH + H2N

C

S
NH2

C
OH

S
C
OH

+

HNH - NH

+

HNH - NH

C

S

+

C

NH2

-H

C

NH - NH

C

NH2

OH

Hình 1.4. Sơ đồ hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 1

NH2


14

Giai đoạn 2: tách nước
S
C

NH - NH

OH

C

C

S
NH2

+H

+

C
+OH

C

NH2

-H2O

C

+

C

NH2

S

2

S
NH - NH

NH - NH

NH - NH

C

NH2

+OH

2

S

S
C

+

NH - NH

C

NH2

-H+

C

N - NH

C

NH2

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:
S

S
H2N

H
N

C

NH2

+ H+

+

H 3N

H
N

C

NH2

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

15
+

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)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 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)H2; đồng thời khi tạo phức phân tử
thiosemicacbazit tồn tại ở cấu hình cis.


16

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:

17
CH3

I
CH3

N

O

N
Cu

C

S

N
N

S

II

NHR

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, CH3, C2H5,
C6H5….)
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

C

N
Pt

H
O

C

NH

O

S

H

N

S
N

C

C

N
Pt

CH3
N

C

N

C
CH3

N

S
N

NH

N

C
NH

Hình 1.10. Sơ đồ tạo phức phối tử hai càng


18

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 (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 Cu 2+, Co2+, Ni2+, Pt2+….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).H2O.
c. Phức vuông phẳng Pt(Hthsa)Cl.

Phối tử 4 càng

d. Phức vuông phẳng Cu(Hthis)Cl


19

Các thiosemicacbazon bốn càng được điều chế bằng cách ngưng tụ hai phân
tử thiosemicacbazit với một phân tử hợp chất đicacbonyl.
NH2
N
R

O

H 2N

+
R'

O

S
N

R

N

SH

R'

N

SH

- 2 H2 O

H

NH2

N
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 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 NH2 của thiosemicacbazit đều tham gia phản ứng ngưng tụ.
Trong môi trường kiềm, khi có mặt Ni2+, Cu2+ thiosemicacbazon
salixilandehit có khả năng ngưng tụ với salixiandehi để tạo thành phối tử bốn
càng H3thsasal 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

O

M
HC

N

N
N

CH

C
SR

M=

M:

VO2+,

Ni2+,

Cu2+

; R = CH 3, C2H5 , H...

Hình 1.13. Mô hình chung của thiosemicacbazon salixilandehit ngưng tụ với
Ni2+, Cu2+.

20

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 paxetamino 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.
H3C

C

HN

C

N

H

S

C

NH2

S

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
H2N

C

N

NH

N

NH

C

NH2

S

Bên cạnh đó, các thiosemicacbazon cũng có tác dụng tốt trong quá trình
chữa bệnh viêm nhiễm.[21]


21

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 2axetyl 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)SO4 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
Ac-4Mtsc
Cu(Ac-4Mtsc)Cl2
Cu(Ac-4Mtsc)(NO3)2
Cu(Ac-4Mtsc)(Oac)2

Cu(Ac-4Mtsc)SO4
Ni(Ac-4Mtsc)Cl2
Ni(Ac-4Mtsc)(OAc)2
Ni(Ac-4Mtsc)(NO3)2
Ni(Ac-4Mtsc)SO4
Zn(Ac-4Mtsc)Cl2
Zn(Ac-4Mtsc)(OAc)2
Zn(Ac-4Mtsc)(NO3)2
Zn(Ac-4Mtsc)SO4
Ac-2Mtsc

A
15.62
3.92
3.91
15.62
31.25

b
52.50
31.25
62.50
62.50
3.91
15.62
12.50

Nồng độ ức chế tối thiểu (μg/ml)
C
D

e
f
15.62
250
15.62
7.81
7.81
125
15.62
15.62
31.25
7.81
31.25
3.91
3.96
125
7.81
3.91
7.81
31.25
7.81
31.25
15.62
31.25
31.25
15.62
25.00
125
41.25
7.81

g
15.62
2.81
3.91
7.81
3.91
31.25

H
15.62
15.62
3.91
7.81
3.91
62.50
15.62
3.91
62.50
15.62


22
Cu(Ac-2Mtsc)Cl2
Cu(Ac-2Mtsc)(Oac)2
Cu(Ac-2Mtsc)(NO3)2
Cu(Ac-2Mtsc)SO4
Ni(Ac-2Mtsc)Cl2
Ni(Ac-2Mtsc)(OAc)2
Ni(Ac-2Mtsc)(NO3)2

Ni(Ac-2Mtsc)SO4

21.25
15.62
7.81
-

12.50
25.00
12.50
62.50
3.91
-

62.50
62.50
250
62.50
62.50
125
-

62.50
62.50
62.50
-

31.25
31.25
62.50

31.25
31.25
31.25
15.62
-

3.91
3.91
3.91
3.92
-

31.25
15.62
15.62
7.81
-

15.62
15.62
15.62
7.81
125
31.25
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].

Vi khuẩn
Hợp chất

H24Phthis
(H24Phthis)Cl
H2thsa
Pt(H2thsa)Cl
H2thac
Pt(Hthac)Cl
Hthbe
Pt(Hthbe)2
H4Phthbe
Pt(4Phthbe)2
H2thdi
Pt(thdi)
H24Phthdi
Pt(H4Phthdi)2
Hthfu
Pt(thfu)2
H4Phthfu
Pt(H4Phthfu)2

Nồng độ ức chế tối thiểu (μg/ml)
Vi khuẩn
Nấm mốc

Gram (+)

Nấm men

Gram (-)

E

p

B

S

A

F

C

25
12,5
25
50
50
25
12.5
25
12.5
12.5
50

25
25

50
50
25
50
25
25
50
50
50
-

50
25
25
50
50
12,5
50
12.5
12.5
50
-

50
50
25
25
25
12.5
-

50
12.5
50
50
25
50
50
25
-

25
25
25
50
50
50
25
50
12.5
50
12.5
25
12.5
25
25
-

50
50

50
50
25
50
25
25
25
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: C10H18O
Khối lượng mol phân tử: 154,25 g/mol
Khối lượng riêng: 0,895 g/cm3


23

Điểm nóng chảy: -6oc
Nhiệt độ sôi: 207oc
Menton là hợp chất hữu cơ tự nhiên có công thức phân tử C 10H18O 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.


24

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.

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


25

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]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 obitan
3d và 4s. Trong đó trạng thái +2 là đặc trưng nhất được thể hiện qua sơ đồ oxi
hóa khử sau:

Cu3+

+ 1,8

Cu2+

+ 0,153

Cu+

+ 0,521

Cu

+0,337

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 2CuF6) và Cu (0) (Cu2(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 SO2, CO2, hơi nước ... đồng tác dụng với O 2
trong không khí tạo thành lớp màng mỏng màu xanh của các muối bazơ