Tổng hợp và nghiên cứu tính chất phức chất của ion zn2+, cu2+ tạo với hợp chất thiên nhiên quercetin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

PHAN THẾ TRUNG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC
CHẤT CỦA ION Zn2+, Cu2+TẠO VỚI HỢP CHẤT
THIÊN NHIÊN QUERCETIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Nghệ An – 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

PHAN THẾ TRUNG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC
CHẤT CỦA ION Zn2+, Cu2+TẠO VỚI HỢP CHẤT
THIÊN NHIÊN QUERCETIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC

Chun ngành: Hóa Học Vơ Cơ
Mã số: 8.44.01.13

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Nguyễn Hoa Du

Nghệ An - 2019


LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn sự quan
tâm, giúp đỡ q báu từ q thầy cơ trong suốt q trình nghiên cứu, học tập và
thực hiện luận văn tốt nghiệp của em tại trường Đại Học Vinh.
Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn
Hoa Du vì sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm và chu đáo của thầy. Nhờ sự trợ
giúp và động viên của thầy đã giúp em vượt qua mọi khó khăn, trở ngại để hồn
thành luận văn của mình.
Xin chân thành cảm ơn NCS. Lê Thế Tâm đã giúp đỡ trong suốt quá trình
làm thực nghiệm.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Sư phạm Tự nhiên, trường
Đại học Vinh, quý thầy cô giáo trong bộ môn Hóa vơ cơ, cán bộ các phịng thí
nghiệm hóa học trường Đại học Vinh đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho
em có cơ hội học tập, nâng cao kiến thức chun mơn, hồn thành đề tài nghiên
cứu của mình.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã
ln ở bên cổ vũ, động viên, luôn sát cánh và ủng hộ trong suốt thời gian qua,
giúp em hoàn thành nhiệm vụ học tập và hoàn thành tốt luận văn.
Vinh, ngày 22 tháng 7 năm 2019
Tác giả

Phan Thế Trung


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................

MỤC LỤC ..........................................................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................
DANH MỤC BẢNG ..........................................................................................
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu: ................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ............................................................... 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu:................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu: ............................................................................. 3
6. Cấu trúc của luận văn.................................................................................... 3
Chương 1 TỔNG QUAN .................................................................................. 4
1.1. Đồng, kẽm. ................................................................................................. 4
1.1.1. Kim loại đồng, kẽm ................................................................................ 4
1.1.2. Hợp chất và phức chất của đồng, kẽm .................................................... 5
1.1.3. Vai trò sinh học của đồng, kẽm [20]..................................................... 11
1.2. Quercetin .................................................................................................. 13
1.2.1. Nguồn gốc, cấu tạo và tính chất vật lí .................................................. 13
1.2.2. Tính chất hóa học và hoạt tính sinh học ............................................... 14
1.2.3. Ứng dụng của quercetin ........................................................................ 16
1.2.4. Điều chế quercetin ................................................................................ 17
1.3. Phức chất của kim loại với flavonoid và hoạt tính sinh học .................... 18
1.4. Các phương pháp tổng hợp phức chất ..................................................... 23
1.4.1. Tổng hợp phức chất từ kim loại và phối tử [3] ..................................... 23
1.4.2. Tổng hợp phức chất từ các hợp chất đơn giản của kim loại với phối tử
[3] .................................................................................................................... 24


1.4.3. Tổng hợp phức chất nhờ phản ứng thay thế phối tử [1], [3], [10], [12],
[13] .................................................................................................................. 28

1.4.4. Tổng hợp phức chất nhờ phản ứng oxi hóa- khử phức chất [3] ........... 29
1.4.5. Dung môi trong tổng hợp phức chất [3] ............................................... 30
1.5. Các thiết bị và phép đo ............................................................................ 30
1.5.1. Phương pháp phổ UV-Vis [3], [4] ........................................................ 30
1.5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [3], [4] ........................................... 31
1.5.3. Phương pháp phổ khối lượng (ESI-MS) [3], [4] .................................. 32
1.5.4. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa dựa trên khả năng bẫy
các gốc tự do [17] ........................................................................................... 34
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC
NGHIỆM......................................................................................................... 36
2.1. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm ................................................................ 36
2.1.1. Hóa chất ................................................................................................ 36
2.1.2. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................ 36
2.2. Quy trình tổng hợp phức chất của Zn2+ với quercetin ............................. 37
2.3. Quy trình tổng hợp phức chất của Cu2+ với quercetin ............................. 37
2.4. Quy trình phân tích kim loại .................................................................... 38
2.5. Các phép đo.............................................................................................. 39
2.5.1. Đo phổ UV-Vis ..................................................................................... 39
2.5.2. Đo phổ hồng ngoại (IR) ........................................................................ 39
2.5.3. Đo phổ khối lượng (ESI-MS) ............................................................... 39
2.5.4. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxi hóa dựa trên khả năng bẫy
gốc tự do DPPH .............................................................................................. 39
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 40
3.1. Tổng hợp phức chất của Zn2+ với phối tử quercetin ................................ 40
3.2. Tổng hợp phức chất của Cu2+với quercetin ............................................. 41
3.3. Khảo sát thành phần của phức chất thu được .......................................... 42
3.3.1. Kết quả đo phổ khối .............................................................................. 42
3.3.2. Phổ IR của phối tử và các mẫu phức .................................................... 45
3.3.3. Kết quả đo phổ Uv-vis .......................................................................... 47
3.3.4. Kết quả phân tích khối lượng kim loại ................................................. 51

3.4. Khảo sát cấu trúc của phức chất thu được ............................................... 52
3.5. Khảo sát hoạt tính sinh học của phức chất thu được về khả năng bắt giữ
gốc tự do [16], [21], [26], [27] ........................................................................ 53
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 57

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
DMSO
EtOH
ESI-MS
IR
THF
Q
UV-VIS
Gly

Tên tiếng Việt
Dimetylsunfoxit
Ethanol
Quang phổ khối ion
hóa
Phổ hồng ngoại
Tetrahydrofuran
quercetin
Phương pháp phổ hấp
thụ phân tử UV-Vis
Glyxin

Tên tiếng Anh
Dimetylsunfoxit
Ethanol
Electrospray Ionisation
Mass Spectrometry
InfraRed Spectroscopy
Tetrahydrofuran
quercetin
Ultra violet - Visible
Glyxin

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Phổ khối -MS của phức Cu(II)/.......................................................42
Hình 3.2. Phổ khối +MS của phức Cu(II)/Q...................................................43
Hình 3.3. Phổ khối -MS của phức Zn(II)/Q....................................................44
Hình 3.4. Phổ khối +MS của phức Zn(II)/Q...................................................44
Hình 3.5. Phổ IR của quercetin.......................................................................45
Hình 3.6. Phổ IR của phức Cu(II)/Q...............................................................46
Hình 3.7. Phổ IR của phức Zn(II)/Q...............................................................46
Hình 3.8. Phổ UV-VIS của Q/EtOH...............................................................47


Hình 3.9. Phổ UV-VIS của Cu(II)/Q (1/2), khơng NH3..................................48
Hình 3.10. Phổ UV-VIS của Cu(II)/Q (1/2)....................................................48
Hình 3.11. Phổ UV-VIS của Zn(II)/Q (1/2), khơng NH3................................50
Hình 3.12. Phổ UV-VIS của Zn(II)/Q (1/2) ...................................................50

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tần số dao động hóa trị của một số nhóm chức..............................32

Bảng 1.2. Tần số dao động của nhóm OH alcohol, phenol.............................32
Bảng 3.1. Tần số dao động của phối tử quercetin..........................................45
Bảng 3.2. Tần số dao động của một số nhóm đặc trưng.................................47
Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả UV-VIS của Q/EtOH, Cu(II)/Q.........................49
Bảng 3.4. Tổng hợp kết quả UV-VIS của Q/EtOH, Zn(II)/Q.........................51


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hóa học phức chất ngày càng phát triển nhanh chóng với nhiều ứng dụng
trong các lĩnh vực hóa học, sinh hóa, y sinh,… cho thấy tầm quan trọng to lớn
của nó đối với đời sống và sản xuất. Phức chất của nhiều kim loại chuyển tiếp có
những ứng dụng rất tốt như xúc tác, chất chống oxi hóa, chất kháng khuẩn, chất
kháng nấm, chất ức chế sự phát triển của tế bào ung thư...Đặc biệt phức của các
kim loại sinh học là nguyên tố chuyển tiếp với phối tử thiên nhiên đang trở
thành một hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, thu hút một lượng lớn các nhà
khoa học tham gia.
Phức chất của các flavonoid với một số ion kim loại sinh học đã được
nghiên cứu, cho thấy chúng có hoạt tính kháng viêm, chống oxi hóa và ức chế tế
bào khối u tốt hơn phối tử tự do.
Quercetin là một trong những flavonoid quan trọng, có cơng dụng chống
ơxy hóa, giúp bồi bổ tim, phòng ngừa tai biến mạch máu não, phòng ngừa khối
u, kháng khuẩn, kháng tụ cầu,... Do có các nhóm chức C=O và Ar-OH nên nó có
khả năng tạo phức chelat tốt với nhiều ion kim loại chuyển tiếp.
Đồng, kẽm là hai trong các kim loại chuyển tiếp sinh học: Đồng có vài trị
tạo enzym chuyển electron, tạo enzym vận chuyển và hoạt hóa oxi; kẽm có
trong thành phần của hơn 80 loại enzym khác nhau trong cơ thể, đặc biệt có
trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân, đồng hóa, xúc tác phản ứng gắn

kết các chuổi trong phân tử AND, xúc tác phản ứng oxi hóa cung cấp năng
lượng. Ngồi ra kẽm cịn hoạt hóa nhiều enzym khác như amylase,
pencreatinase,...
Từ những thực tế ở trên, chúng tôi chọn đề tài “Tổng hợp và nghiên cứu
tính chất phức chất của ion Zn2+, Cu2+ tạo với hợp chất thiên nhiên quercetin”
làm luận văn tốt nghiệp cao học thạc sĩ, chuyên ngành Hóa vơ cơ.


2
2. Mục đích nghiên cứu:
a) Mục đích chung: Tổng hợp được phức chất rắn của Zn(II), Cu(II) với
quercetin và đặc trưng thành phần, tính chất của các phức chất
b) Mục đích cụ thể:
- Tổng hợp được 02 phức chất.
- Đặc trưng thành phần hóa học của các phức chất.
- Đặc trưng các tính chất phổ của các phức chất (phổ IR, MS, UV-Vis).
- Thử hoạt tính sinh học của phức chất về khẵ năng bắt giử gốc tự do.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
a) Đối tượng nghiên cứu
Phức chất giữa Zn2+, Cu2+ với phối tử quercetin.
b) Phạm vi nghiên cứu:
- Các phương pháp tổng hợp phức, phương pháp tổng hợp phức của Zn2+, Cu2+
với phối tử quercetin.
- Xác định thành phần, cấu trúc của phức.
- Thử hoạt tính sinh học của phức chất về khẵ năng bắt giử gốc tự do.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan về quercetin và phức chất của nó với các ion kim loại.
- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của phản ứng tổng hợp phức, phản ứng tổng hợp
phức của Cu2+, Zn2+ với phối tử thiên nhiên quercetin.
- Tiến hành nghiên cứu thành phần, cấu trúc của phức chất đã tổng hợp được

bằng các phương pháp khác nhau.
- Thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất đã tổng hợp được của quercetin với
Zn2+, Cu2+.


3
5. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu tổng quan tài liệu khoa học về
đối tượng của đề tài trên các tạp chí khoa học, sách, chuyên khoa liên quan.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
+ Tổng hợp phức chất của Zn2+, Cu2+ với phối tử quercetin bằng tương tác
trực tiếp và bằng phương pháp thế phối tử.
+ Các phương pháp phổ để nghiên cứu đặc trưng của mẫu nghiên cứu: UVVis, IR, ESI-MS.
* UV-Vis: để xác định sự tương tác tạo phức trong dung dịch; để đặc
trưng phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu phức rắn khi hịa tan trong dung mơi
thích hợp.
* IR: để xác định các nhóm chức đã tham gia phản ứng tạo phức, đặc
trưng về IR của phức.
* ESI-MS: để xác định thành phần hóa học của phức chất.
6. Cấu trúc của luận văn


4

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Đồng, kẽm.
1.1.1. Kim loại đồng, kẽm
1.1.1.1. Kim loại đồng [11]
Đồng (copper) là nguyên tố thuộc ô thứ 29, chu kỳ 4, nhóm IB của bảng

tuần hồn các ngun tố hóa học, ngun tử khối 63,545.
Cấu hình electron [Ar]3d104s1, năng lượng ion hóa I1= 7,72 eV; I2=20,29
eV; I3=36,9 eV.
Bán kính nguyên tử 1,28Ǻ; thế điện cực chuẩn; E0Cu

2+

/Cu

=+0,337V.

Đồng thể hiện số oxi hóa +1, +2, +3 đó là do sự gần nhau về mức năng
lượng orbital 3d và 4s, trạng thái oxi hóa đặc trưng của đồng là +2, thể hiện qua
sơ đồ thế oxi hóa-khử sau:

Qua sơ đồ oxi hóa -khử cho thấy trạng thái kim loại là bền nhất đối với Cu,
các trạng thái oxi hóa đều không bền về mặt nhiệt động, dễ chuyển sang trạng
thái số oxi hóa khơng. Sơ đồ oxi hóa cịn cho thấy sự tạo phức và kết hợp với
hợp chất ít tan làm tăng độ bền của các trạng thái oxi hóa dương.
Những hợp chất với số oxi hóa cao của Cu đều có màu vì trong đó có
orbital d chưa đầy electron.


5
1.1.1.2. Kim loại kẽm[11]
Kẽm là nguyên tố kim loại, đứng đầu tiên trong nhóm IIB của bảng tuần
hồn các ngun tố hóa học. Nếu định nghĩa kim loại chuyển tiếp là nguyên tố
mà nguyên tử của nó ở trạng thái trung hịa hoặc ở một trạng thái oxi hóa nào đó
có orbital d hay f chưa điền đủ electron thì Zn không phải là kim loại chuyển
tiếp. Thật vậy Zn khác với kim loại chuyển tiếp về một số tính chất như Zn là

kim loại mềm, có nhiệt độ nóng chảy thấp (419,50C), hoạt động hóa học tương
đối mạnh, có số oxi hóa duy nhất trong hợp chất là +2. Nhưng kẽm giống với
kim loại chuyển tiếp ở chỗ có khả năng tạo nên nhiều phức chất, như với
amoniac, amin, ion halogenua, ion xianua... Tuy nhiên ngay trong phức chất với
CN-, khả năng tạo liên kết pi giữa kim loại với phối tử vẫn kém các kim loại
chuyển tiếp.
1.1.2. Hợp chất và phức chất của đồng, kẽm
1.1.2.1. Hợp chất và phức chất của đơng
Hợp chất đồng (I) [11]
Số oxi hóa +1 của đồng có cấu hình electron [Ar]3d10, ít đặc trưng, ion Cu+
khơng chỉ là chất nhận  mà cịn là chất cho π.
Một số hợp chất đồng (I) khá phổ biến như: Cu2O, CuOH, CuCl, CuI,
CuCN,...Đồng (I) tạo được nhiều phức chất, chẳng hạn: [Cu(NH3)2]Cl,
H[CuCl2], [CuClCOH2O]2, [Cu(PH3)]Cl…
Hợp chất đồng (II) [11]
Trạng thái số oxi hóa +2 có cấu hình [Ar]3d9 là đặc trưng với đồng, có
nhiều hợp chất và phức chất đồng (II).
Các hợp chất đồng (II) như oxit CuO, hiđroxit Cu(OH)2, muối CuCl2,
CuSO4, Cu(NO3)2...
Đa số muối đồng (II) dễ tan trong nước, bị thủy phân và khi kết tinh từ
dung dịch thường ở dạng hiđrat. Dung dịch loãng của muối tan có màu lam, màu
của ion [Cu(H2O)6]2+, trong khi ở trạng thái rắn các muối có màu khác.


6
Ion Cu2+ là chất tạo phức mạnh. Những ion phức quen thuộc của Cu2+ là
[CuX3]- (trong đó X = F, Cl, Br), [Cu(NH3)4]2+, [Cu(C2O4)]2-, [Cu(en)2]2+ (trong
đó en là etylenđiamin NH2-CH2-CH2-NH2).
Sự biến đổi màu từ xanh lam của [Cu(H2O)6]2+ đến xanh chàm của
[Cu(NH3)4]2+ và xanh chàm đậm của [Cu(en)2]2+gây nên bởi sự tăng cường độ

trường phối tử từ H2O đến NH3 đến en đã làm chuyển dịch dải hấp thụ từ vùng
đỏ xa về vùng đỏ trung bình của quang phổ trơng thấy. Ion [Cu(H2O)6]2+ có cực
đại hấp thụ ở 8000Ǻ và ion [Cu(NH3)4]2+ có cực đại hấp thụ ở 6000Ǻ. Cịn
cường độ màu có liên quan với hệ số hấp thụ của phức chất. Sự tăng hệ số hấp
thụ xảy ra nếu sự thay đổi thành phần và cấu tạo của phức chất làm mất sự ngăn
cấm bước chuyển electron. Trong ion bát diện [Cu(H2O)6]2+ có tâm đối xứng là
ion Cu2+ nên có sự ngăn cấm theo đối xứng, cịn ion tứ diện [Cu(NH3)4]2+ khơng
có tâm đối xứng nên bước chuyển electron khơng bị cấm. Ngồi ra liên kết CuNH3 có tính chất cộng hóa trị hơn liên kết Cu-H2O nên trong ion [Cu(NH3)4]2+
có sự chuyển điện tích từ phối tử đến cation kim loại mà sự chuyển này cũng
loại bỏ sự ngăn cấm chuyển dời electron làm tăng mạnh cường độ màu.
Nguyễn Phương Chi, Nguyễn Văn Tuyến [2] đã tổng hợp và nghiên cứu
phức chất của Cu(II) với phối tử 4N-phenylthiosemicarbazon isatin có thành
phần Cu(H4phthis)Cl, cho thấy chúng có hoạt tính kháng vi khuẩn mạnh và
mạnh hơn nhiều so với phối tử tự do.

Cấu trúc phức chất:


7
Natalia Alvarezl và cộng sự [25] cho rằng phức [Cu(L-dipeptide)(phen)],
phức

[Cu(L-dipeptide)(5-NO2-phen)],

phức

[Cu(ida)(diimine)],

phức

[Cu(diimine)(phosfine)Cl] đều có hoạt tính sinh học gây độc tế bào, có ý nghĩa
trong việc điều trị bệnh ung thư.
Phức [Cu(L-dipeptide)(phen)] và [Cu(L-dipeptide)(5-NO2-phen)] có cấu
trúc

R1’= H hoặc NO2
Phức [Cu(ida)(diimine)] có cấu trúc:

Phức [Cu(diimine)(phosfine)Cl]có cấu trúc

R1=H(phen), CH3 (neo)


8
Lê Văn Huỳnh [9], cho rằng phức chất của đồng với glyxin (gly) có thành
phần Cu(gly)2.H2O, nhưng có hai đồng phân hình học: cis-Cu(gly)2.H2O và
trans-Cu(gly)2.H2O.
Cấu trúc của hai dạng đó là

trans-Cu(gly)2.H2O (nước hiđrat)

cis-Cu(gly)2.H2O (nước hiđrat)

Nhiều phức đồng (II) thể hiện hoạt động gây độc tế bào thơng qua q trình
apoptosis của tế bào hoặc ức chế enzyme. Loại phức này được ứng dụng chính
trong việc giảm kích thước khối u, làm chậm di căn trong quá trình điều trị bệnh
ung thư. Chelate curcuminoids cho thấy có tác dụng giảm đáng kể khối lượng
khối u rắn ở chuột, trong khi phức của các dẫn xuất pyridine-2-carbohydrazide
ức chế sự biểu hiện của c-Src, một tyrosinekinase khơng có tác dụng trung gian,
gây độc tế bào, chống lại dòng tế bào ung thư,...

Các phức Cu(II) với nhiều phối tử thơm liên kết thông qua các nguyên tử
N, S hoặc O đã được tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính sinh học. Sau đây là một
số phức chất đồng (II) thể hiện hoạt tính sinh học [19]:
- Phức LCuCl2, với phối tử L là 2,6-bis (benzimidazo-2-yl) pyridine, đã
được chứng minh là có tác dụng thể hiện hoạt tính metalloprotease.

- Phức LCuCl2, phối tử L là pyridyl-2-carboxamidrazone, có hoạt tính
chống ung thư.


9

- Phức [(LH)2CuCl3]+, với phối tử L là 6-(2-chlorobenzyl amino)purine, có
hoạt tính tiềm năng chống ung thư, ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư.

- Phức L2Cu, với phối tử L là ciproflaxin, có tác dụng kháng khuẩn.

-

Phức

(L-H)2Cu,

với

phối

tử

L

là

[(5-bromo-2-

hydroxyphenyl)methylidene] amino-N-(pyrimidin-2-yl)benzene sunfonamides,
có hoạt tính kháng khuẩn.

1.1.2.2. Hợp chất và phức chất của kẽm
Kẽm thể hiện một trạng thái oxi hóa duy nhất trong các hợp chất và phức
chất là kẽm (II), với cấu hình [Ar]3d10


10
Các hợp chất của kẽm như oxit (ZnO), hiđroxit [Zn(OH)2], các muối kẽm
như ZnCl2, ZnSO4, Zn(NO3)2, ...
Đa số các muối đơn giản của kẽm khơng màu (trừ ZnSe có màu vàng,
ZnTe có màu đỏ).
Ion Zn2+ tạo nên nhiều phức chất, tuy nhiên khả năng tạo phức kém hơn
đồng. Những ion phức thường gặp là [ZnX4]2- (trong đó X là Cl-, Br-,I-, CN-),
[Zn(NH3)4]2+, [Zn(NH3)6]2+.
Phức của kẽm với một số phối tử sinh học.
Lê Văn Huỳnh [9] cho rằng phức kẽm với glyxin, có thành phần
[Zn(Gly)2].H2O (nước hiđrat) và có cấu trúc

Nguyễn Thị Bích Hường, Trịnh Ngọc Châu [7], đã tổng hợp phức chất
Zn(II) với thiosemicacbazon 2-axetylpyriđin, kết quả nghiên cứu cho thấy phức
chất tổng hợp được có hoạt tính kháng khuẩn giảm xuống so với phối tử tự do.
Phối tử:

Phức chất:


11
Nguyễn Thị Bích Hường và cộng sự [8] đã tổng hợp phức chất của Zn(II)
với N(4)-phenylthiosemicacbazon 2-axetylpyridin. Cấu trúc của phối tử
Hpthacpyr và phức chất [Zn(pthacpyr)2]

Phức chất [Zn(pthacpyr)2] không biểu hiện hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm
định (2 dịng vi khuẩn Gram(+): B.subtillis, S.aureus; 2 dòng vi khuẩn Gram (-):
E.coli, P.aeruginosa; 2 dòng nấm mốc : A.niger, F.oxysporum và 2 dòng nấm
men: S.cerevisiae, C.albicans) tại nồng độ thử nghiệm (50μg/ml), nhưng phối tử
tự do kháng được 01 vi khuẩn Gram(-): E.coli và 01 vi khuẩn Gram(+): S.aureus
với giá trị MIC là 50μg/ml.
1.1.3. Vai trò sinh học của đồng, kẽm [20]
Cơ thể con người có một hệ thống phức tạp để quản lý và điều chỉnh lượng
kim loại vi lượng quan trọng lưu thông trong máu và được lưu trữ trong các tế
bào. Các kim loại dinh dưỡng từ chế độ ăn uống của chúng ta được hấp thụ vào
máu để duy trì một nồng độ nhất định cho nhu cầu của cơ thể. Máu vận chuyển
kim loại đến các tế bào nếu nồng độ tế bào không đủ, hoặc bài tiết nếu lượng
máu và tế bào đủ hoặc quá tải. Khi hệ thống này không hoạt động đúng, mức độ
và tỷ lệ bất thường của kim loại vi lượng sẽ xuất hiện. Một trong những mất cân
bằng kim loại vi lượng phổ biến nhất là đồng tăng và kẽm bị suy giảm. Tỷ lệ
giữa đồng và kẽm quan trọng hơn về mặt lâm sàng so với nồng độ của một trong
hai kim loại vi lượng này.


12
Có 2-4 gram Zn phân bố khắp cơ thể người. Hầu hết kẽm có trong não, cơ,
xương, thận và gan, với nồng độ cao nhất ở tuyến tiền liệt và các bộ phận của

mắt. Nó là nguyên tố kim loại chuyển tiếp phổ biến thứ hai sau sắt trong các
sinh vật và là kim loại duy nhất xuất hiện trong tất cả các loại enzyme.
Đồng cũng là một chất dinh dưỡng quan trọng trong chế độ ăn uống. Mặc
dù đồng là kim loại vi lượng dồi dào thứ ba trong cơ thể (sau sắt và kẽm), tổng
lượng đồng trong cơ thể chỉ là 75 - 100 miligam. Đồng có mặt trong mọi mô của
cơ thể, nhưng được lưu trữ chủ yếu ở gan, với số lượng ít hơn được tìm thấy
trong não, tim, thận và cơ.
Vai trò sinh học của Zn [20]
Kẽm có liên quan đến nhiều khía cạnh của q trình chuyển hóa tế
bào. Người ta ước tính rằng khoảng 10% protein của con người có khả năng liên
kết với kẽm, có hàng trăm chất vận chuyển và lưu thông kẽm. Kẽm cần thiết cho
hoạt động xúc tác của hơn 200 enzyme. Sự phổ biến của kẽm trong các enzym
có thể là nhờ nó có tính acid Lewis vừa phải nhờ sự bù trừ yếu tố bán kính và
điện tích, khơng có tính oxy hóa – khử trong mơi trường sinh hóa. Ion kẽm có
khả năng tạo phức tốt và linh hoạt phối trí với nhiều nguyên tử cho khác nhau,
chủ yếu là O và N. Nó đóng vai trò trong chức năng miễn dịch, chữa lành vết
thương, tổng hợp protein, hô hấp, tổng hợp DNA và phân chia tế bào. Kẽm hỗ
trợ tăng trưởng và phát triển bình thường trong quá trình mang thai, tuổi thơ và
tuổi trưởng thành. Nó được cho là góp phần bảo vệ chống lão hóa nhanh và giúp
đẩy nhanh q trình chữa lành sau chấn thương. Các ion kẽm là chất chống vi
khuẩn hiệu quả ngay cả ở nồng độ thấp. Viêm dạ dày và ruột bị suy giảm mạnh
nhờ ăn kẽm và tác dụng này có thể là do tác dụng kháng khuẩn trực tiếp của các
ion kẽm trong đường tiêu hóa, hoặc do sự hấp thụ kẽm và giải phóng lại từ các
tế bào miễn dịch, hoặc cả hai. Các tế bào trong tuyến nước bọt, tuyến tiền liệt,
hệ thống miễn dịch và ruột sử dụng tín hiệu kẽm như một cách để giao tiếp với
các tế bào khác. Nó cũng có thể là một chất độc thần kinh, cho thấy cân bằng nội


13
mơi kẽm đóng một vai trị quan trọng trong hoạt động bình thường của não và hệ

thần kinh trung ương.
Vai trị sinh học của đồng [20]
Đồng đóng vai trị quan trọng trong quá trình trao đổi chất của chúng ta,
phần lớn là do nó cho phép nhiều enzyme quan trọng hoạt động tốt. Đồng rất
cần thiết để duy trì sức khỏe của da, mạch máu, biểu mô và mô liên kết trên tồn
cơ thể. Đồng đóng vai trị trong việc sản xuất huyết sắc tố, myelin, melanin và
nó cũng giữ cho tuyến giáp hoạt động bình thường. Đồng có thể hoạt động như
một chất chống oxy hóa. Các gốc tự do tạo thành một cách tự nhiên trong cơ thể
và có thể gây hại thành tế bào, tương tác với vật liệu di truyền và gây ra một số
vấn đề sức khỏe và bệnh tật. Đồng tiêu diệt hoặc trung hịa các gốc tự do nên có
thể làm giảm hoặc ngăn ngừa một số thiệt hại mà chúng gây ra cho cơ thể. Khi
đồng hoạt động như một chất chống oxy hóa, nó sẽ thúc đẩy sự phá hủy gốc tự
do và có thể góp phần làm giảm sự phát triển của bệnh Alzheimer. Duy trì cân
bằng chế độ ăn uống hợp lý cung cấp lượng đồng cần thiết, cân đối cùng với các
khoáng chất khác như kẽm và mangan là điều rất quan trọng.
1.2. Quercetin
1.2.1. Nguồn gốc, cấu tạo và tính chất vật lí
Nguồn gốc
Quercetin, một sắc tố thực vật, là hợp chất flavonoid có hoạt tính chống
oxy hóa mạnh, được tìm thấy trong một số cây như hành tây, nho, quả mọng,
anh đào, bông cải xanh và trái cây họ cam quýt... Nó có khả năng bảo vệ chống
lại tổn thương mơ do các độc tính thuốc khác nhau gây ra.
Câu tạo: Quercetin có cơng thức phân tử C15H10O7 (M=302,222).


14
CTCT

Tính chất vật lí
Quercetin thường kết tinh dạng đihyđrat có màu vàng, mất nước ở 95-970C,

điểm chảy ở 3140C.
Quercetin tan rất ít trong nước, ở 160C 1 lít nước hịa tan 60mg quercetin;
tan tốt hơn trong ethanol, methanol, ether, acetone, pyridine, acid acetic. Ở nhiệt
độ thường 100 ml ethanol hòa tan 0,345 gam quercetin, khi đun sơi 100 ml
ethanol hịa tan 4,348 gam quercetin. Do đó có thể sử dụng phương pháp kết
tinh lại để làm sạch quercetin.
1.2.2. Tính chất hóa học và hoạt tính sinh học
Tính chất hóa học
Do đặc điểm cấu tạo hóa học của quercetin có nhiều nhóm hyđroxyl
phenolic, nhóm cacbonyl và vịng benzen nên chúng có khả năng phản ứng rất
lớn. Tính chất hóa học của các nhóm hyđroxyl phenolic cịn phụ thuộc vào hệ
đơi liên hợp và vị trí tương ứng của nhóm OH:
- Tính oxi hóa: dưới tác dụng của các chất oxi hóa như: bạc nitrat,
persunfat, gốc tự do,... hay enzym polyphenoloxydase quercetin sẽ bị oxi hóa
thành gốc ArO*. Các gốc này có thể đime hóa hay phản ứng oxi hóa với các gốc
tự do khác tạo thành liên kết mới C-C, C-O hoặc O-O. Sự tăng nhóm hyđroxyl
trong phân tử làm cho các hợp chất phenol trở nên nhạy cảm hơn với sự oxi hóa
và với các phản ứng bẻ gãy vịng.


15
Trong mơi trường acid (pH =2), quercetin bị oxi hóa bởi hiđropeoxit tạo
quinon.
- Tính acid: quercetin có tính acid yếu nên dễ dàng tác dụng với dung dịch
kiềm hay dung dịch amoniac tạo thành muối tan trong nước, cho dung dịch màu
vàng.
- Sự tạo thành liên kết hiđro: Khi không có gì trở ngại về mặt khơng gian,
liên kết hiđro được hình thành giữa các nhóm OH tự do trong cùng phân tử (nội
phân tử) hoặc giữa các phân tử với nhau. Điều này làm ảnh hưởng nhiều đến
tính chất li hóa học của quercetin như : độ hịa tan, điểm nóng chảy, điểm sơi,

khả năng phản ứng, cấu trúc phân tử, đặc tính phổ,...
- Phản ứng hinoza: Đây là phản ứng khử, có sự tham gia của kim loại như
sắt, magie, kẽm và acid clohydric. Phản ứng khử quercetin bằng kim loại magie
trong môi trường HCl tạo thành dẫn chất màu cyanidin chlorid. Người ta dùng
phản ứng này để định lượng, định tính quercetin bằng phương pháp so màu.
Ngồi ra quercetin cịn có một số phản ứng khác như: phản ứng mở vịng,
phản ứng ether hóa, phản ứng thế, phản ứng điazo và azo hóa.
- Phản ứng tạo phức kim loại: Khả năng tạo chelat với kim loại nặng là một
trong những tính chất quan trọng của quercetin, liên quan đến hoạt tính sinh học
của nó.
Hyoung-Ryun Park và cộng sự [18] đã nghiên cứu sự tạo thành phức chất
của quercetin với các ion kim loại Cu2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+, Mg2+ và Ca2+
trong dung môi nước- hữu cơ (75% CH3OH – 25% H2O). Sự thay đổi trong phổ
UV-Vis của quercetin khi thêm M(II) chứng tỏ có sự tạo phức xảy ra. Cường độ
huỳnh quang tăng dần theo sự chuẩn độ kim loại. Số liệu thực nghiệm và tính
tốn lý thuyết đã cho rằng Cu2+, Ni2+, Co2+ và Mn2+ phối trí giữa C(3)OH và
C(4)O, nhưng Zn2+ lại liên kết giữa C(5)OH và C(4)O.


16
Quercetin tạo thành phức 1: 1 với các cation kim loại khác nhau Cu2+, Ni2+,
Co2+, Mn2+, Zn2+ và Mg2+, nếu nồng độ ion kim loại nhỏ hơn nồng độ bão hòa.
Trong số các kim loại này, Cu2+ tạo thành phức mạnh nhất với QCT.
Alina Bravo and Juan R. Anacona [14] đã điều chế được hai kiều phức khi
cho quercetin (L) phản ứng với ion kim loại trong EtOH. Các hợp chất
[M(L)Cl2(H2O)2] (M = MnII hoặc CoII và các phức bán oxi hóa [M(L)2Cl2].2H2O
(M = CdII hoặc HgII) đã được đặc trưng bằng phân tích nguyên tố, đo độ dẫn và
đo từ tính, phổ IR, UV-vis, EPR. Dao động C=O trong phối tử và trong phức giữ
nguyên không thay đổi, chứng tỏ O này khơng tạo phức. Từ tình và phổ EPR
mẫu bột cho thấy dạng mono me trong pha rắn và bản chất thuận từ của phức

CdII và HgII được cho là do tính chất semiquinon của phối tử. Hoạt tính kháng
khuẩn của phức được thử với 5 dịng vi khuẩn và so sánh với penicillin, phức
của HgII có hoạt tính mạnh, tiếp đó là các phức của CdII, CoII và MnII.
Taiane Souza de Castilho và cộng sự [28] đã tiến hành thí nghiệm dựa trên
tương tác giữa quercetin và lượng dư clorua kim loại đã cho phép xác định hằng
số liên kết của phản ứng giữa quercetin và các ion kim loại Ca2+, Mg2+ và Ni2+.
Các giá trị thu được là: 2.20 ± 1.77 × 103 với Ca2+, 1.37 ± 0.59 × 103 for Mg2+ và
7.03 ± 1.04 × 104 với Ni2+, tất cả các tương tác theo tỷ lệ mol 1:1, xác định bằng
chuẩn độ cũng như bằng phương pháp biến thiên liên tục (phương pháp Job).
Hiệu ứng tạo phức đã được quan sát định lượng qua sự chuyển màu trong môi
trường phản ứng (vàng → vàng neon) và có sự dịch chuyển bathochromic trong
phổ hấp thụ của quercetin khi có mặt kim loại. Kết quả cho thấy có sự tăng
tương tác theo dãy: Mg2+1.2.3. Ứng dụng của quercetin
Từ rất nhiều năm trước đây, người ta đã cơng nhận vai trị của quercetin
trong việc bồi bổ sức khỏe, ngăn ngừa lão hóa. Ngày nay các nhà khoa học đã
khám phá thêm nhiều lợi ích tuyệt vời của quercetin..., đặc biệt là trong điều trị
các bệnh lý về mắt như đục thủy tinh thể, thối hóa điểm vàng.


17
- Tăng sức đề kháng, giảm tính thẩm thấu mao mạch, phục hồi tính đàn hồi
cho mao mạch bị tổn thương, bảo vệ các mạch máu và liên kết các mô trong cơ
thể, giúp làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và đột quỵ. Về cơ chế tác
dụng: Adrenalin có tác dụng tăng cường sức đề kháng cho mao mạch
Trong tình trạng hiện nay, khi con người phải đối mặt với ngày càng nhiều
sự tấn công của các yếu tố gây hại sinh ra từ sự ô nhiễm môi trường tự nhiên và
xã hội, chất lượng dinh dưỡng khơng đảm bảo và mất cân đối... thì việc bổ sung
các thành phần chống ơxy hóa từ bên ngồi (qua các loại thực phẩm, thuốc, thực
phẩm chức năng ...) là liệu pháp hữu hiệu giúp cân bằng hệ thống chống ôxy hóa

của cơ thể. Đưa các chất này vào cơ thể làm cắt đứt dây chuyền phản ứng ơxy
hóa, giúp hạn chế sinh ra các gốc tự do từ đó ngăn ngừa các quá trình bệnh lý.
Với tác dụng phong phú, toàn diện, quercetin ngày càng được chú ý và được ứng
dụng nhiều trong việc sản xuất ra các sản phẩm dược phẩm hoặc thực phẩm
chức năng giàu quercetin giúp tăng cường sức khỏe.
1.2.4. Điều chế quercetin
Quercetin tồn tại tự nhiên ở dạng tự do (gọi là aglycon) hoặc dạng liên kết,
thường gặp là rutin. Ở nước ta và một số nước châu Á khác, quercetin được thu
nhận chủ yếu từ rutin trong nụ hoa khơ của cây Hịe (Sophora japonica L.).
Flavonoid có nhiều ở cây Hịe, trong đó hàm lượng rutin là lớn nhất (6 đến 38%
trong nụ) [5]
- Bước 1: Tách chiết thu lấy rutin từ hoa và nụ hoa hịe và tinh chế để có
rutin sạch.
- Bước 2: Thủy phân rutin trong môi trường axit thu được quercetin thô.
- Bước 3: Tinh chế để thu quercetin sạch.


18

H+

Rutin

Quercetin

1.3. Phức chất của kim loại với flavonoid và hoạt tính sinh học
Các flavonoid có thể tạo chelat khác nhau với nhiều kim loại. Trong nhiều
flavonoid, có 3 vị trí cấu trúc có thể phối trí chelat:
a) Giữa các nhóm 5-hydroxy và 4-carbonyl.
b) Giữa các nhóm 3-hydroxy và 4-carbonyl.

c) Giữa các nhóm 3’, 4’-hydroxy trong vịng B.

Các phức chất kim loại – flavonoid có hoạt tính bắt giữ gốc tự do cao hơn
so với flavonoid. Chúng cũng đóng vai trị quan trọng trong hoạt tính chống oxy
hóa.
Marzena Symonowicz, Mateusz Kolanek [23] cho rằng sự tạo phức của các
kim loại có thể là yếu tố chính trong việc ngăn cản sự sinh ra các gốc gây hại các
phân tử sinh học. Hơn nữa, việc sử dụng các chất tạo chelat tự nhiên như các
flavonoid tốt hơn so với các phối tử tổng hợp do độc tính của chúng.