Tổng hợp, nghiên cứu sự tạo phức của đồng (II) sulfate với hexaconazole và hoạt tính sinh học của chúng

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ...................................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ........................................................................6
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .....................................................................................10
1. 1. Triazole và hexaconazole ..............................................................................10
1. 1. 1. Nhóm triazole .........................................................................................10
1. 1. 2. Hexaconazole .........................................................................................14
1. 1. 3. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với nhóm triazoles .........................14
1. 1. 4. Một số ứng dụng của phức chất của kim loại chuyển tiếp với nhóm
triazoles...............................................................................................................19
1. 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ ĐỒNG ......................................21
1. 2. 1. Giới thiệu chung .....................................................................................21
1. 2. 2. Khả năng tạo phức ..................................................................................21
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................24
2. 1. Vật liệu ...........................................................................................................24
2. 2. Máy móc, thiết bị ...........................................................................................24
2. 3. Phƣơng pháp nghiên cứu ...............................................................................25
2. 3. 1. Phƣơng pháp tổng hợp phức ..................................................................25
2. 3. 2 Phƣơng pháp xác định thành phần ..........................................................25
2. 4. Phƣơng pháp xác định cấu trúc......................................................................26
2. 4. 1. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân.............................................26
2. 4. 2. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng .................................................................27
2. 4. 3. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ....................................................29
2. 4. 4. Phƣơng pháp phân tích nhiệt ..................................................................29

1

2. 5. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính sinh học của phức chất...............................30
2. 5. 1. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định ...................................................30
2. 5. 2. Chủng nấm Rhizoctonia solani ..............................................................30
2. 5. 3. Môi trƣờng nuôi cấy ...............................................................................31
2. 5. 4. Cách tiến hành ........................................................................................32
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................34
3.1. Tổng hợp và nghiên cứu sự tạo phức của đồng sulfate với hexaconazole .....34
3. 1. 1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng ...................................35
3. 1. 2. Ảnh hƣởng tỷ lệ mol đến hiệu suất phản ứng ........................................36
3. 1. 3. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng ..................................37
3. 1.4. Quy trình điều chế phức Cu (II) hexaconazole .......................................37
3. 1. 5.Tính chất vật lý của phức. .......................................................................38
3. 2. Nghiên cứu cấu trúc của phức .......................................................................38
3. 2. 1. Nghiên cứu cấu trúc của phức bằng phổ hồng ngoại của hexaconazole
và Cu(hexa)2 ......................................................................................................38
3. 2. 2. Nghiên cứu cấu trúc phức chất bằng NMR ............................................41
3. 2. 3. Nghiên cứu cấu trúc phức chất bằng phổ MS ........................................50
3. 2. 4. Nghiên cứu cấu trúc phức bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt ...............52
3. 2. 4. Phân tích hàm lƣợng kim loại trong phức chất ......................................53
3. 2. 5. Phân tích hàm lƣợng hexaconazole trong phức chất ..............................54
3. 2. 5. Thăm dò hoạt tính sinh học của phối tử và phức chất............................55
KẾT LUẬN ...............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................58

2


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này do bản thân tôi thực hiện, những kết quả
nghiên cứu đƣợc đƣa ra trong luận văn này là của bản thân tôi và chƣa từng đƣợc ai
nghiên cứu, sử dụng và công bố trên các tạp chí khoa học trƣớc đây, các số liệu và
kết quả nghiên cứu đƣợc thực hiện một cách trung thực và chính xác.

Tác giả luận văn

Vũ Văn Vụ

3


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Trần Khắc Vũ, Phó chủ
nhiệm Bộ môn Hóa Dược-Bảo vệ thực vật - Khoa Hóa - Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn về chuyên môn, phương pháp nghiên cứu và
tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn Ban chủ nhiệm, các thầy cô trong Bộ môn Công
nghệ Hóa dược và BVTV, trường Đại học Bách khoa Hà nội đã luôn tạo điều kiện
và hỗ trợ tôi trong công việc để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Đào tạo Sau đại học, trường Đại
học Bách Khoa Hà nội đã tạo điều kiện thuận lợi để luận văn hoàn thành đúng tiến
độ.
Xin trân trọng cảm ơn Ban giám đốc, lãnh đạo và cán bộ Phòng Kiểm định
Dư lượng và Chất luợng thuốc BVTV – Trung tâm Kiểm định và Khảo nghiệm thuốc
BVTV ph a Bắc – C c Bảo Vệ Thực đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình
triển khai nghiên cứu đề tài.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, và các bạn
cùng lớp Cao học Kỹ thuật hóa học 2014B đã giúp đỡ và động viên tôi trong hai

năm học tập và quá trình làm luận văn.
Hà Nội, tháng 06 năm 2016

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Chú thích

1

Hexa

Hexaconazole

2

Trz

Triazole

2

HPLC

Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao

3

DMFĐ

Dung môi pha động

4

ACN

Axetonitril

5

MeOH

Metanol

6

WHO

Tổ chức y tế thế giới

7

SC

Aqueous suspension concentrates

8

WP

Wettable powders

9

WG

Water dispersible granules

STT

5


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH
Trang
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của triazoles ................................................................11
Hình 1.2: Công thức cấu tạo tautomeric của 1, 2, 4 triazoles ...................................11
Hình 1.3: Công thức cấu tạo tautomeric của 1, 2, 3 triazoles ...................................12
Bảng 1.1: Sự phụ thuộc cấu trúc và tác dụng của 1, 2, 4 triazole .............................13
Hình 1.4: Công thức cấu tạo của hexaconazole ........................................................15
Hình 1.5: Sự tạo phức của phenyl triazole với đồng II .............................................16
Hình 1.6: Các khả năng tạo liên kết của nhóm triazol với kim loại chuyển tiếp ......16
Hình 1.7: Sơ đồ biểu diễn các kiểu phối hợp của triazole, acetate, và Pb (II) trong
[Pb 2 (μ-atrz) 2 (μ-CH 3 COO) (CH 3 COO)]n.........................................................17
Hình 1.8: Vị trí liên kết tạo phức của Pt 2+ với 4-R-1, 2, 4-triazole ..........................17
Hình 1.9: Sơ đồ tạo phức của đồng II với 3, 5-diamino-1, 2, 4-triazole ...................17

Hình 1.10: Phức chất của đồng acetate với hexaconazole ........................................18
Hình 1.11: Phức chất của Zn(II), Cd(II) và Hg(II) với N-3, 4-bis(2-pyridyl)-5-(3pyridyl)-1, 2, 4-triazole .............................................................................................18
Hình 1.12: Phức của Ni2+ với 4-amino-3, 5-bis(pyridyl)-1, 2, 4-triazole ...............19
Bảng 1.2: Khả năng ức chế của phức chất và phối tử ..............................................20
Hình 1.13: Đồng phân hình học của phức đồng........................................................23
Hình 1.14: Công thức dự đoán phức chất của đồng II với hexaconazole .................23
Hình 2.1: Sợi nấm Rhizoctonia solani ......................................................................31
Hình 3.1: Sơ đồ tổng hợp phức chất .........................................................................34
Bảng 3.1: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo phức ......................................35
Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol chất tham gia phản ứng....................................36
Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng ....................................37
Hình 3.2: Phổ hấp thụ hồng ngoại của hexaconazole ...............................................38
Bảng 3.4: Vùng phổ hấp thụ đặc chƣng của hexaconazole ......................................39
Bảng 3.5: Một số dải hấp thụ đặc trƣng cho phổ Hexaconazole và Cu(hexa)2 ........40
Hình 3.4: Sự liên kết của hexaconazole với đồng II .................................................41

6


Hình 3 5: 1H-NMR của hexaconazole .......................................................................42
Bảng 3.6: Các tín hiệu trong phổ 1H NMR của hexaconazole ..................................43
Hình 3.6: 1H-NMR của phức chất .............................................................................43
Bảng 3.7: Các tín hiệu trong phổ 1H NMR của phức chất ........................................44
Hình 3.7: 13C-NMR của hexaconazole......................................................................46
Bảng 3.8. Bảng quy kết các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của hexaconazole ...........46
Hình 3.8: Phổ 13C-NMR của phức chất ..................................................................48
Bảng 3.9. Bảng quy kết các tín hiệu trong phổ 13C-NMR của phức chất ................48
Hình 3.9: Mô hình chuyển hóa electron trong vòng triazoles ...................................49
Hình 3.10: Phổ khối lƣợng của phức chất Cu(hexa)2 ...............................................50
Bảng 3.10: Cƣờng độ tƣơng đối của pic đồng vị trong phổ khối lƣợng Cu[hexa]2 ..51

Hình 3.11. Phổ phân tích nhiệt của phức chất Cu(hexa)2 .........................................52
Bảng 3.11: Quá trình phân hủy phức chất bởi nhiệt .................................................52
Bảng 3.12: Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại đồng trong phức chất ................53
Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của nồng độ và diện tích của chuẩn hexaconazole...........54
Hình 3.12: Đƣờng chuẩn 5 điểm của hexaconazole .................................................54
Bảng 1.14: Kết quả phân tích hàm lƣợng hexaconazole trong phức chất.................54
Bảng 3.15: khả năng ức chế nấm Rhizoctonia solani ...............................................55
Bảng 3.16: Phần trăm ức chế tăng trƣởng trên nấm Rhizoctonia solani của
hexaconazole và phức chất........................................................................................56

7


MỞ ĐẦU
Phức chất là những hợp chất tạo đƣợc các nhóm riêng biệt từ các nguyên tử,
ion hoặc phân tử với những đặc trƣng nhƣ số phối trí, không phân ly hoàn toàn
trong dung dịch (hoặc trong chân không), có thành phần phức tạp (số phối trí và số
hoá trị không trùng nhau) [3].
Từ thế kỷ XVIII, nhà hóa học ngƣời Đức Diesbat đã điều chế ra đƣợc phức
chất đầu tiên là xanh Beclin có thành phần KCN. Fe(CN)2Fe(CN)3 [4] và phức chất
luôn đƣợc nghiên cứu và phát triển cho đến ngày nay. Việc nghiên cứu tổng hợp và
và ứng dụng các hợp chất phức chất hiện nay vẫn đang là một trong những hƣớng
phát triển cơ bản của hóa học hiện đại. Với sự phát triển của của các phƣơng tiện
thiết bị phân tích, cho phép xác định thành phần và cấu cấu trúc ngày càng chính
xác đã giúp cho việc nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng của các phức chất trong các
lĩnh vực đời sống đạt đƣợc nhiều thành tựu và ngày càng phong phú. Có thể nói
rằng hiện nay hóa học phức chất đang phát triển rực rỡ và là đối tƣợng nghiên cứu
rộng lớn của các chuyên ngành hóa lý, hóa phân tích, hóa học hữu cơ, hóa sinh,
hóa môi trƣờng, hóa dƣợc, hóa chất bảo vệ thực vật…
Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ phức chất là lĩnh vực mà các nhà hóa học

hữu cơ có thể tìm thấy những ứng dụng thực tế cho các hợp chất mà họ tổng hợp
hoặc tách biệt ra đƣợc. Rất nhiều phức chất đã đƣợc sử dụng làm xúc tác cho các
phản ứng mới lạ trong tổng hợp hữu cơ nhất là trong tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa
chọn lập thể… Việc sử dụng các phối tử hữu cơ đã mở ra một không gian phát triển
vô tận và đầy hứa hẹn đối với phức chất, với kỹ thuật tổng hợp hữu cơ tinh vi có thể
giúp tạo ra hàng loạt phối tử thỏa mãn yêu cầu đa dạng của sự tạo phức và phù hợp
với hiện thực hóa các ý tƣởng sáng tạo độc đáo của các nhà hóa học phức chất. Hóa
học phức chất đã và đang phát huy ảnh hƣởng sâu rộng sang lĩnh vực hóa sinh cả về
lý thuyết và ứng dụng. Rất nhiều thành tựu trong các lĩnh vực nhƣ hóa sinh vô cơ, y
dƣợc và trong nông nghiệp gắn liền với việc nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng của
phức chất có các phối tử hữu cơ.

8


Một trong những phối tử hữu cơ có khả năng dùng để tổng hợp ra các phức
chất có hoạt tính sinh học có khả năng ứng dụng trong trong đời sống là triazole.
Bladin là ngƣời đầu tiên tổng hợp và nghiên cứu triazole và ông là ngƣời đặt tên cho
lớp chất này cách đây hơn một thế kỷ. Cho đến nay, các nhà hóa học đã tổng hợp
đƣợc hơn 2000 chất từ triazole nhƣng ứng dụng thực tế lại chƣa đƣợc nghiên cứu
nhiều. Các chất có vòng triazole thƣờng đƣợc dùng nhƣ một chất trung gian để
tổng hợp thành các chất có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nhƣ y học, dƣợc
phẩm, hóa chất bảo vệ thực vật [17].
Nghiên cứu sự tạo phức của các kim loại chuyển tiếp với hợp chất hữu cơ
nhóm triazole đã đƣợc thực hiện bởi rất nhiều nhà khoa học. Các ứng dụng phức
chất của kim loại chuyển tiếp với lớp triazole đã đƣợc biết đến trong lĩnh vực y học
và dƣợc phẩm [10, 11, 12, 13, 14, 17, 19, 20, 22, 23, 24]. Tuy nhiên các chất hữu cơ
triazole do có cấu tạo phong phú bởi các radical (-R ) mà nó đƣợc gắn vào vòng
triazole có ảnh hƣởng lớn đến khả năng tạo phức, độ bền vững của phức cũng nhƣ
hoạt tính sinh học của phức còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu nhất là nghiên cứu để

tạo ra phức chất của kim loại chuyển tiếp với nhóm triazole [10, 11, 12, 13, 14, 17,
19, 20, 22, 23, 24] do nhóm phức chất này còn chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều cả về
tổng hợp ra lẫn ứng dụng. Bởi vậy nghiên cứu phức chất của kim loại chuyển tiếp
với nhóm triazole cần tiếp tục đƣợc nghiên cứu và khảo sát các khả năng ứng dụng
của nó.
Trong lĩnh vực nông nghiệp, lớp chất triazole đƣợc nghiên cứu sử dụng để
phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng và đôi khi còn có khả năng trừ cỏ. Để tăng hiệu
lực phòng trừ cũng nhƣ tăng dải phổ đối với sâu bệnh hại cây trồng đã có những
công trình nghiên cứu sự kết hợp giữa kim loại chuyển tiếp với nhóm triazole [8, 9].
Kết quả nghiên cứu, ứng dụng của các hợp chất tạo thành còn hạn hẹp.
Hiện nay, đồng (II)sulfate đã và đang đƣợc ứng dụng trong bảo vệ cây trồng
tránh khỏi tác hại của một số nấm bệnh nhƣ rỉ sắt, phấn trắng, sƣơng mai…. Tuy
nhiên do đồng (II) sulfate tan tốt trong nƣớc nên chúng dễ bị rửa trôi bởi các tác
nhân khách quan nhƣ thời tiết nên hiệu quả phòng trừ của chúng chƣa đƣợc cao.

9


Nhƣng nếu biến đổi chúng thành một chất mà tính tan của chúng giảm đi nhƣ cho
tác dụng với nƣớc vôi trong để tạo ra đồng oxychloride thì chúng lại hiệu quả hơn
rất nhiều.
Hexaconazole là một trong những chất thuộc lớp chất triazole đƣợc nghiên
cứu và ứng dụng rộng rãi trong việc bảo vệ cây trồng. Phổ tác động của
hexaconazole rất rộng, chúng có khả năng phòng trừ đƣợc nhiều loại bệnh hại cây
trồng nhƣ đạo ôn, khô vằn, phấn trắng, rỉ sắt…. Nhƣng khi sử dụng hexaconazole
thuần tiễn trong bảo vệ cây trồng đôi khi chúng bị kháng thuốc và hiệu quả phòng
trừ giảm đi. Để khắc phục những nhƣợc điểm, phát huy những ƣu của đồng (II)
sulfate và hexaconazole chúng tôi mong muốn kết hợp đồng với hexaconazole tạo
ra một chất mới với hy vọng chúng có ƣu điểm vƣợt trội so với đồng sulfate và
hexaconazole khi chúng đứng riêng rẽ. Bởi vậy, tôi đã chọn đề tài: “Tổng hợp,

nghiên cứu sự tạo phức của đồng (II)Sulfate với hexaconazole và hoạt tính sinh
học của chúng”. Với mục tiêu tìm ra đƣợc những chất mới có khả năng ứng dụng
trong việc bảo vệ cây trồng, giảm thiểu tác hại của nấm bệnh và sâu đối với cây
trồng và tăng khả năng bảo vệ cây trồng, chống kháng thuốc của các loài nấm bệnh
đối với cây trồng.

10


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1. 1. Triazole và hexaconazole
1. 1. 1. Nhóm triazole
Triazoles là những lớp chất dị vòng đƣợc tổng hợp và nghiên cứu đầu tiên
bởi Bladin [17]. Hầu nhƣ tất cả các triazoles là rắn ở nhiệt độ phòng. Chúng có màu
sắc khác nhau, từ trắng đến nâu sẫm. Triazoles tan tốt trong dung môi phân cực nhƣ
ethanol, chloroform, dimethyl sulfoxide và dimethyl formamid, nhƣng không tan
trong các dung môi không phân cực nhƣ ete … [16].
Ngày nay, lớp triazole đƣợc biết đến với hai dạng cấu tạo là 1, 2, 3 triazole
và 1, 2, 4 triazole đƣợc thể hiện qua hình 1[17, 20]

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của triazoles

1, 2, 4-Triazoles tồn tại ở hai dạng tautomeric: 1H- và 4H- dạng nhƣ trong
hình 2 [17, 20].

Hình 1.2: Công thức cấu tạo tautomeric của 1, 2, 4 triazoles

11

Bằng các thiết bị nghiên cứu đồng phân hiện đại đã chỉ ra rằng đồng phân
4H- là ổn định nhất.
1, 2, 3-Triazole tồn tại ở ba dạng tautomeric: 1H-, 2H- và 3H- dạng nhƣ
trong hình 3[9]

Hình 1.3: Công thức cấu tạo tautomeric của 1, 2, 3 triazoles

Trong đó R1, R3, R4, R5 có thể là hydro hoặc các nhóm chức khác nhau. Vị
trí và cấu tạo của các nhóm chức R1, R3, R4, R5 sẽ quyết định đến tính chất hóa lý
và hoạt tính sinh học của chúng.
Trong y học và dƣợc phẩm triazole đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng trên nhiều
đối tƣợng bệnh nhƣ là kháng khuẩn, kháng virus, kháng nấm, chống co giật, chống
ung thƣ, chống viêm và kháng lao [18, 20].
Trong lĩnh vực hóa chất bảo vệ thực vật, từ những năm 1970 lớp chất triazole
đã đƣợc nghiên cứu và đƣa vào sử dụng thực tế để bảo vệ cây trồng bởi các tập
đoàn đa quốc gia nhƣ bayer, mosanto. Phổ tác động của 1, 2, 4 Triazole và dẫn xuất
của nó rất rộng, chúng có thể dùng để trừ sâu, trừ bệnh, trừ cỏ và ức chế sinh trƣởng
phát triển cây trồng nhƣ hoạt chất paclobutrazole. Hoạt tính sinh học phụ thuộc vào
cấu trúc của mỗi hoạt chất. Với việc thay thế các nhóm chức R1, R3, R5 khác nhau,
các nhà khoa học đã tìm ra đƣợc những hoạt chất mới, các hoạt chất này có độ hòa
tan, cơ chế tác động và hiệu lực hiệu quả khác nhau phụ thuộc vào các dẫn xuất R1,
R3, R5 khác nhau [16] có cấu tạo và ứng dụng nhƣ trong bảng 1.1:

12


Bảng 1.1: Sự phụ thuộc cấu trúc và tác dụng của 1, 2, 4 triazole

STT

1

2

3

4

R1
H

R3

R5

Tên hoạt chất

NH2

H

Amitrole

H

H

S

H

H

H

Cyproconazole

Flusilazole

Tricyclazole

Cơ chế tác động
Qua lá và rễ
Thấm sâu và lƣu
dẫn

Ứng dụng
Trừ cỏ
Trừ bệnh
nấm mốc và
rỉ sét

Có tác động thấm

Trừ bệnh

sâu bảo vệ và diệt

nấm nhƣ

trừ

Ascomycetes

Thấm sâu, nội hấp

Trừ bệnh

và lƣu dẫn

đạo ôn
Trừ các loại

5

H

S

prothioconazole Thấm sâu

nấm trên
nhiều loại
cây trồng

6

H

cafenstrole

Qua lá và rễ

Trừ cỏ hại
lúa

Trừ cỏ tiền nảy
7

H

epronaz

mầm và hậu nảy

Trừ cỏ

mầm
8

flupoxam

Trừ cỏ tiền nảy
mầm và hậu nảy

13

Trừ cỏ

mầm, Trừ cỏ lá rộng
Trừ bệnh
9

H

H

Hexaconazole

Nội thấp, lƣu dẫn

đạo ôn, khô
vằn, rỉ sắt,
phấn trắng

Ngăn ngừa quá trình

10

H

H

Paclobutrazole

tổng hợp sterol và

Điều hòa

GA3, hấp thụ vào

sinh trƣởng

cây qua hệ thống lá,

cây trồng

thân và rễ
Kìm hãm men
chlolinesterase,
11

H

Triazophos

thuốc trừ sâu phổ

Trừ sâu

rộng qua con đƣờng
tiếp xúc và miệng
Kìm hãm men
12

Cl

acetylchlolinesterase Trừ sâu,
Isazophos

qua con đƣờng tiếp

tuyến trùng

xúc và miệng
Từ bảng 1.1 cho thấy R5 thƣờng là H, các nhóm thế R1 và R3 có sự thay đổi nhiều
đặc biệt là R1. Sự phụ thuộc giữa cấu trúc các nhóm thế R1, R3, R5 khác nhau thì
chúng có cơ chế tác động cũng nhƣ ứng dụng khác nhau.
Về cơ chế tác động, các loại thuốc trừ nấm nhóm triazole ức chế một enzym
đặc biệt là C14-demethylase. Enzym này đóng một vai trò trong việc sản xuất
sterol. Sterol nhƣ ergosterol cần thiết cho cấu trúc màng tế bào. Khi bị ức chế, tế
bào không sản sinh đƣợc ergosterol, các chất bị tích tụ bên trong tạo ra khối u trong
tế bào[4].

14


1. 1. 2. Hexaconazole
Hexaconazole là một loại thuốc diệt nấm chứa nhóm triazole dùng trong bảo
vệ cây trồng.
Về tính chất lý hóa, hexaconazole là chất rắn kết tinh màu trắng, nhiệt độ sôi ở
111oC và tan tốt trong các dung môi hữu cơ.
Theo phân cấp độc của WHO thì hexaconazole đƣợc xếp vào nhóm độc IV và
thƣờng đƣợc gia công ở dạng 5% SC để phòng trừ các bệnh hại lúa và hoa màu,
chúng đƣợc dùng để đặc trị các bệnh khô vằn, lem lép hạt, phấn trắng, …. Ở Việt
Nam, hoạt chất hexaconazole đƣợc đăng ký với nhiều tên thƣơng phẩm với các mức
hàm lƣợng khác nhau và các dạng thuốc khác nhau nhƣ SC, WG, WP. Trên thực tế
thì hoạt chất hexaconazole thƣờng đƣợc hỗn hợp với nhiều loại thuốc bảo vệ thực
vật khác để tăng phổ phòng trừ và hiệu quả cho đối tƣợng sử dụng.

Về mặt cấu trúc hóa học, hexaconazole có công thức phân tử là C14H17Cl2N3O
và có công thức cấu tạo nhƣ sau:

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của hexaconazole
1. 1. 3. Phức chất của kim loại chuyển tiếp với nhóm triazoles

Nhƣ đã trình bày ở trên, do cấu tạo của vòng triazole có 3 nguyên tử nitơ và
2 nối đôi trong vòng dị vòng bởi vậy có mật độ electron lớn, các cặp electron tự do
của nguyên tử nitơ có thể tạo liên kết σ- cộng hoá trị cho - nhận với các obitan trống
của các kim loại chuyển tiếp [5, 7]. Đã có nhiều công trình nghiên cứu sự tạo phức
của kim loại chuyển tiếp với lớp chất triazole và ứng dụng của nó nhƣ các tác giả
[8, 10, 11, 12, 17, 21, 22].
Theo tác giả [9] 1, 2, 4-Triazole ngoài hoạt tính sinh học chúng còn có khả
năng tạo phức với các nguyên tử kim loại để làm xúc tác cho phản ứng oxy hóa.

15


Phức chất này đƣợc coi nhƣ một loại enzyme thúc đẩy sự chuyển giao của một
nguyên tử hydro từ một bề mặt đặc biệt đến một phân tử ôxy, tạo thành nƣớc hoặc
hydro peroxide. Sự hình thành của phức đƣợc tạo ra nhờ liên kết cho nhận giữa đôi
điện tử tự do của nitơ với kim loại chuyển tiếp nhƣ hình 1.5

Hình 1.5: Sự tạo phức của phenyl triazole với đồng II

Theo Irene Braunlich [12] nghiên cứu đã chỉ ra các hợp chất 1, 2, 4-triazole
(trz) và các dẫn xuất của nó là phối tử đa năng có khả năng tạo liên kết phức với
kim loại chuyển tiếp vì chúng chứa 3 nguyên tử nitơ với 2 nối đôi, các nguyên tử
nitơ này có khả năng tạo ra nhiều liên kết và có rất nhiều kiểu liên kết tạo phức có
thể hình thành nhƣ mô tả trong hình 1.6

Hình 1.6: Các khả năng tạo liên kết của nhóm triazol với kim loại chuyển tiếp

Trong hình 1.6, điểm màu xanh là nguyên tử nitơ, màu nâu là kim loại
chuyển tiếp. Từ cấu tạo của triazole cho thấy không những chúng có cấu trúc
tautomeric khác nhau mà còn là một phối tử anion (trz -) và do đó chúng có khả
năng tạo phức. Bên cạnh những phức thƣờng thấy là 1 nguyên tử nitơ tham gia tạo
phức thì chúng có thể tạo cầu nối của 2 thậm chí cả 3 nguyên tử nitơ cùng có thể
tham gia tạo phức. Về cơ bản 1, 2, 4-triazole có thể tạo liên kết cho nhận đối với cả
3 nguyên tử nitơ trong phân tử. Tuy nhiên, trong các hợp chất thì N4 thƣờng bị che
chắn và chỉ có N1 và N2 không bị che chắn nên có khả năng tạo liên kết [12].
16


Cũng đồng quan điểm nhƣ trên, tác giả [10] cũng nêu giả thiết sự tạo phức
của Pb với nhóm triazol đƣợc thực hiện qua nguyên tử N của nhóm triazol với kim
loại chì nhƣ hình 1.7.

Hình 1.7: Sơ đồ biểu diễn các kiểu phối hợp của triazole, acetate, và Pb (II) trong [Pb 2
(μ-atrz) 2 (μ-CH 3 COO) (CH 3 COO)]n

Cùng nghiên cứu sự tạo phức của chì với triazole, Irene Br¨aunlich trong
luận án tiến sỹ của mình, ông đã đƣa ra công thức phức tạo thành dựa trên kỹ thuật
phân tích cấu trúc X-ray kết quả cho thấy 2 nguyên tử nitơ đã tham gia phối trí với 2
nguyên tử paladi và tạo ra vòng càng cua 6 cạnh bền vững nhƣ hình 1.8 [12].

Hình 1.8: Vị trí liên kết tạo phức của Pt 2+ với 4-R-1, 2, 4-triazole

Đồng quan điểm với tác giả [12], Ashesh Shirish Belapure [9] cũng nêu cơ chế tạo
phức của đồng II với 3, 5-diamino-1, 2, 4-triazole đƣợc thực hiện qua 2 nguyên tử

nitơ của vòng triazole nhƣ hình 1.9.

Hình 1.9: Sơ đồ tạo phức của đồng II với 3, 5-diamino-1, 2, 4-triazole
17


Ngoài các nguyên tử nitơ của nhóm triazol, nhiều tác giả cũng chỉ ra rằng sự
tạo phức còn có thể xảy ra ở nhóm chức khác nhƣ OH nhƣ tác giả [22] đã đề cập.
Tuy nhiên, khi bị che chắn bởi các các nhân nhƣ acetate hóa, sự tạo liên kết
trong phức chất lại không đƣợc thực hiện bởi các nguyên tử nitơ nhƣ đã nêu ở trên
mà thực hiện liên kết tạo phức qua nguyên tử các bon của vòng triazole. Điều này
thể hiện trong công trình công bố của tác giả [24] và đƣợc mô tả nhƣ hình 1.10

Hình 1.10: Phức chất của đồng acetate với hexaconazole

Trong công trình nghiên cứu của mình, các tác giả [16] đã đƣa ra cấu tạo của
phức 1 càng giữa kim loại Zn(II), Cd(II) và Hg(II) với N-3, 4-bis(2-pyridyl)-5-(3pyridyl)-1, 2, 4-triazole nhƣ hình 1.11:

Hình 1.11: Phức chất của Zn(II), Cd(II) và Hg(II) với N-3, 4-bis(2-pyridyl)-5-(3pyridyl)-1, 2, 4-triazole

Bằng phƣơng pháp kết tinh đơn tinh thể và chụp phổ nhiễu xạ tia x, tác giả
[10] đã chứng minh đƣợc sự tạo phức của Ni2+ với 4-amino-3, 5-bis(pyridyl)-1, 2,
4-triazole kết quả thu đƣợc tƣơng tự nhƣ các tác giả trên và đƣợc mô phỏng qua
hình 1.12 nhƣ sau:

18


Hình 1.12: Phức của Ni2+ với 4-amino-3, 5-bis(pyridyl)-1, 2, 4-triazole

Phức này còn đƣợc thử nghiệm hoạt tính kháng nấm của nó để chống lại ba
loại nấm Aspergillus niger, Aspergillus flavus và Candida albicans, kết quả cho
thấy hiệu quả của phức chất cao hơn so với phối tử [10].
Tùy thuộc vào vị trí của các nguyên tử trong vòng năm cạnh mà các nguyên
tử trong triazoles có thể tạo thành liên kết với các kim loại chuyển tiếp để tạo ra các
cầu nối và dạng hình học khác nhau để tạo liên kết bền vững [17].
Nói chung, với nhóm triazole khi gặp kim chuyển tiếp loại đều có thể tham
gia tạo phức. Liên kết tạo phức có thể ở tại vị trí nguyên tử N hoặc C với kim loại
tùy thuộc vào dạng muối của kim loại, xu hƣớng tạo phức thƣờng tạo ra các vòng 4,
5 hoặc 6 cạnh tùy thuộc vào cấu trúc của phối tử. Thông thƣờng phối tử có số cạnh
chẵn nhƣ là 4 hoặc 6 cạnh và càng cua thì thƣờng cho cấu trúc bền vững hơn.

1. 1. 4. Một số ứng dụng của phức chất của kim loại chuyển tiếp với
nhóm triazoles
Phức chất của kim loại chuyển tiếp với nhóm triazole đã đƣợc nghiên cứu và
ứng dụng bởi nhiều nhà khoa học [10, 14, 15, 24]. Ứng dụng của chúng đƣợc
nghiên cứu vào nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ sinh học, y học, nông nghiệp bảo vệ
cây trồng…. .

19


Trong kết quả nghiên cứu của tác giả [10] đã tổng hợp thành công phức của
Ni (II) với 4-amino-3, 5-bis(pyridyl)-1, 2, 4-triazole (abpt) và Fe(II) với 2-(3phenyl-1H-pyrazole-5-yl) pyridine (phpzpy) và thử hoạt tính của các phức chất
này trên nấm Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Candida albicans. Kết quả thử
nghiệm tính kháng khuẩn thể hiện trong bảng 1. 2
Bảng 1.2: Khả năng ức chế của phức chất và phối tử

Phần trăm ức chế sinh trƣởng (%)
Hợp chất

A. niger

A. flavus

C. albicans

abpt

54. 2

57. 2

55. 6

phpzpy

49. 3

48. 6

49. 7

Ni(abpt)(OH2)2ClO4

61. 3

60. 6

59. 6

Fe(phpzpy)2(SCN)2

58. 2

57. 8

57. 4

Kết quả nghiên cứu ở bảng 1.2 cho thấy các phối tử và phức chất của chúng
đều có hoạt tính kháng nấm và các chất đều ức chế hơn 50% tăng trƣởng của sợi
nấm. Phức kim loại của chúng cho thấy hoạt ức chế cao hơn so với các phối tử tự
do. Để giải thích cho khả năng ức chế cao hơn của phức chất so với phối tử, tác giả
[10] đã giải thích bằng lý thuyết chelation. Chelation làm giảm đáng kể sự phân cực
của các ion kim loại vì chia sẻ một phần điện tích dƣơng của nó với nhóm các nhóm
liên kết cho nhận electron. Khi phức chất đƣợc tạo ra hệ thống vành đai chelate
đƣợc hình thành. Chelation nhƣ vậy có thể tăng cƣờng tính ƣa mỡ của các nguyên
tử kim loại trung tâm và do đó làm tăng tính kỵ nƣớc của phức khi đó chúng có thể
dễ dàng thấm vào bên trong màng tế bào thông qua các lớp lipid của màng tế bào.
Cùng với công bố của tác giả [10], tác giả [14] cũng đã nghiên cứu tổng hợp
sự tạo phức của Cu2+ với hexaconazole để cải tạo môi trƣờng bằng việc thử hoạt
tính sinh học của chúng với các chủng nấm Botrytis cinerea, Sclerotonia
20


sclerotiorum, Ventuia pirina và Blumeria graminis kết quả cho thấy phức không ức
chế bằng phối tử với các nấm Botrytis cinerea, Sclerotonia sclerotiorum, Ventuia
pirina nhƣng lại đặc biệt hiệu quả đối với nấm Blumeria graminis.
Kết quả nghiên cứu của tác giả [15] cũng chỉ ra rằng cả phức chất và phối tử
đều ức chế các nấm Vibrio cholerae O1 và Salmonella paratyphi.
Tác giả [24] đã tổng hợp, nghiên cứu hoạt tính sinh học của 4 - {[(Z) - (2metoxyphenyl) methylidene] amin} -5-phenylglycine 4H-1, 2, 4-triazole-3-thiol với

một số phức kim loại chuyển tiếp. Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học đƣợc thử
nghiệm trên nấm Escherichia coli và Staphylococcus Aurens. Kết quả là cả phối tử
và phức chất đều ức chế nấm. Phức chất có khả năng ức chế nấm tốt hơn phối tử.
Có nhiều phát minh sáng chế về sự tạo phức và ứng dụng của phức chất
trong nhiều lĩnh vực khác nhau. H Bayer, R Cook và meyer W Von đã phát minh ra
ứng dụng của phức niken với triazole trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ sử dụng
sử lý hạt giống, dùng làm thuốc trừ sâu. Ví dụ nhƣ phức chất của niken với lớp chất
l, 2, 4 triazole có thể gia công thành các dạng bột thấm ƣớt, dạng nhũ tƣơng đạm
đặc, hạt phân tán trong nƣớc để phòng trừ nhiều loại sâu bệnh.
Từ các kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, phức chất của nhóm
triazole có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn và cần khảo sát và nghiên cứu nhiều
hơn nữa.

1. 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ ĐỒNG
1. 2. 1. Giới thiệu chung
Đồng nguyên chất rất mềm và dễ uốn. Bề mặt tiếp xúc có một xỉn màu đỏcam. Nó đƣợc sử dụng nhƣ một chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng, và một
thành phần của hợp kim. Các kim loại và hợp kim của nó đã đƣợc sử dụng hàng
ngàn năm nay. Trong thời đại La Mã, đồng đã đƣợc chủ yếu đƣợc khai thác trên đảo
Síp, vì thế mà nguồn gốc của tên của kim loại nhƣ сyprium (kim loại của Síp), sau
đó rút ngắn сuprum. Các hợp chất của nó thƣờng gặp phải nhƣ muối đồng, thƣờng
truyền đạt màu xanh hoặc màu xanh lá cây để các khoáng chất nhƣ màu ngọc

21


lam và đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong lịch sử nhƣ các sắc tố. Công trình kiến trúc
đƣợc xây dựng với ăn mòn đồng để cung cấp cho lên men xanh. Nghệ thuật trang trí
nổi bật tính năng đồng, cả của chính nó và nhƣ là một phần của các sắc tố.
Đồng có hai hóa trị 1 và 2 và có khối lƣợng nguyên tử là 63,546 gam và
nhiệt độ nóng chảy là 1,083. 4 °C

Trong tự nhiên, nguyên tố Cu tồn tại hai đồng vị là Cu(63) và Cu(65) trong
đó Cu(63) chiếm 73% và Cu (65) chiếm 27%.

1. 2. 2. Khả năng tạo phức
Cấu hình electron của nguyên tử Cu2+: 1s²2s²2p63s23p63d9
Cấu hình obitan lai hóa của Cu2+ (3d9) nhƣ sau:
3d

4s

4p

    
Khi có sự lai hóa sp3, nguyên tử đồng (II) tạo ra những obitan lai hóa trống.
Các obitan này dễ dàng nhận những cặp electron tự do của các nguyên tử nhƣ: O;
N; Cl, F…. để lấp đầy các obitan này tạo liên kết bền vững. Cũng nhƣ các ion kim
loại nhóm d khác, nó có khả năng tạo phức với hầu hết các phối tử nhƣ O, N, Cl,
Cl-, I-, SCN-, CNDo có cấu hình electron (3d9) các phức chất của Cu2+ sự lệch đáng kể với cấu
hình bát diện đều, ngay cả khi có sự phối trí của sáu phối tử đồng nhất (do hiệu ứng
Ian - Telơ). Có hai kiểu lệch cấu hình bát diện đều: kiểu lệch tamphƣơng, ở đó bát
diện bị kéo dài hoặc bị nén lại theo một trong số các trục bậc ba và chuyển thành
hình đối lăng trụ tam phƣơng (II. 4‟). Kiểu lệch thứ hai là kiểu lệch tứ phƣơng (II.
4”), khi đó bát diện bị kéo dài ra hoặc bị nén lại theo trục bậc bốn. Kiểu tứ phƣơng
(kéo dài) khi đến giới hạn có thể làm mất hoàn toàn hai phối tử trans và biến thành
phức chất vuông phẳng phối trí bốn. Hiện tƣợng đồng phân hình học thƣờng xảy ra
với các phức chất có số phối trí sáu [3].

22

Hình 1.13: Đồng phân hình học của phức đồng

Trong công thức phân tử của hexaconazole có chứa một nhóm chức (-OH) và một
dị vòng chứa 3 nguyên tử nitơ với các liên kết –C=N và –C-N-. Nhóm chức –OH và
nhóm –C=N, –C-N- đều còn dƣ một đôi điện tử tự do trên nguyên tử O và N nên
chúng có khả năng tham gia tạo phức với các kim loại chuyển tiếp nhƣ Cu (II).
Trong cấu tạo của phức chất, các phức có vòng và đặc biệt là các vòng 6
cạnh thì luôn bền vững hơn các trƣờng hợp khác. Căn cứ vào lý thuyết trên, có thể
dự đoán cấu trúc của phức Cu (II) với hexaconazole nhƣ hình 1.14 dƣới đây.
Cl

Cl

N

H2
C

N

C
N
O
Cu

H

H

N

C
N

N

Cl

O
Cl

C
H2

Hình 1.14: Công thức dự đoán phức chất của đồng II với hexaconazole

Từ những vấn đề đã trình bầy ở trên, có thể thấy các phức chất của đồng với
các hợp chất chứa nhóm triazole đã đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều trong những
năm gần đây. Nghiên cứu sự tạo phức của kim loại chuyển tiếp với vòng triazole và
những ứng dụng của nó đã đƣợc một số tác giả thực hiện và công bố. Tuy nhiên
phức chất của đồng (II) sulfate với hexaconazole và ứng dụng của chúng thì chƣa
đƣợc nghiên cứu nhiều, các nghiên cứu của tác giả [14,17] về phức chất của đồng
với hexaconazole lại ứng dụng trên những đối tƣợng nấm không phổ biến ở Việt
Nam

23


CHƢƠNG 2
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2. 1. Vật liệu
 Hóa chất: Hexaconazole, đồng sulfate, axit acetic, dextrose, agar, Kali iot đua, ống
chuẩn natrithiosulfate….và các hóa chất khác sử dụng cho nghiên cứu có độ tinh
khiết cao dạng PA
 Dung môi: methanol, ethanol, dimethylformanmide, dioxane, dimethylsulfoxide,
tetrahydrofuran, các dung môi tinh khiết dạng PA do Merck và Aldrich cung cấp

2. 2. Máy móc, thiết bị
 Tiến hành phản ứng trên máy khuấy từ trong tủ hút.
 Tủ sấy, tủ bảo ôn, cân điện tử, dụng cụ thủy tinh…
 Thiết bị sắc ký lỏng cao áp với detector UV-Vis
 Tủ vô trùng, máy hấp tiệt trùng, bể ổn nhiệt….
- Các phƣơng pháp đo phổ:
 Phổ hồng ngoại đƣợc đo trên máy FT-IR IMPACT-410.
 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân NMR đƣợc đo trên máy Bruker AM500 FTNMR Spectrometer.
 Phổ khối ESI-HRMS đƣợc đo trên máy FTICR MS Varian tại Viện Hóa học,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
 Phổ phân tích nhiệt đƣợc thực hiện trên máy NETGSCH STA 409 PC/PG.
 Phổ UV-VIS đƣợc ghi trên máy sắc ký lỏng cao áp với detector DAD tại
Trung tâm kiểm định và khảo nghiệm thuốc Bảo vệ thực vật phía Bắc.
 Thử hoạt tính sinh học đƣợc thực hiện tại Trung tâm kiểm định và khảo
nghiệm thuốc Bảo vệ thực vật phía Bắc.

24


2. 3. Các phƣơng pháp thực nghiệm
2. 3. 1. Phƣơng pháp tổng hợp phức
- Tham khảo các công trình nghiên cứu đã đƣợc công bố về phức chất của đồng
acetate và đồng clorua với hexaconazole cũng nhƣ phƣơng pháp tổng hợp chúng

theo tác giả [8, 23]. Đồng thời tham khảo tác giả [3] về phản ứng tạo phức của phối
tử không tan trong nƣớc.

2. 3. 2 Phƣơng pháp phổ hấp thụ UV xác định hàm lƣợng phối tử
hexaconazole trong phức chất
Hàm lƣợng của hexaconazole trong phức chất đƣợc xác định theo phƣơng
pháp phân tích sắc ký lỏng cao áp với detector tử ngoại UV. Sử dụng cột pha đảo
RP 18-250x4. 6mm với bƣớc sóng 230nm, pha động là methanol và nƣớc với tỷ lệ
80: 20 theo thể tích. Chuẩn hexaconazole tan trong methanol, mẫu phức tan trong
dung môi mạnh nhƣ dimethylsulfoxide, dimethylformamide, 1.4-dioxane hay
tetrahydrofuran và đẩy phối tử ra khỏi ion kim loại bằng cách khử ion kim loại bằng
natrithiosulfate. Hàm lƣợng hexaconazole đƣợc xác định dựa vào sự so sánh hấp thụ
của mẫu chuẩn và mẫu thử. [8]
Điều kiện phân tích nhƣ sau [8]:
-

Cột RP C18 5µ x 4, 6 x 250 mm

-

Bƣớc sóng 230 nm

-

Pha động: MeOH: H2O = 80:20

-

Tốc độ dòng 1 ml/phút

-

Nhiệt độ buồng bơm mẫu 450C

-

Thể tích mẫu bơm 20 µl

2. 3. 3. Phƣơng pháp chuẩn độ iod xác định hàm lƣợng ion kim loại trong
phức chất
Hàm lƣợng của đồng (Cu) trong phức chất đƣợc xác định theo phƣơng pháp
phân tích chuẩn độ natri thiosulphat với chỉ thị hồ tinh bột. Dùng dung dịch KI
30% để khử đồng II trong phức chất về đồng I và sinh ra I2, chuẩn độ lƣợng I2 sinh
25