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

MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn ……………………………………………………………………….1 Mục lục ……………………………………………………………….………… 2 Danh mục các kí hiệu, chữ viết tắt ……… …… …………………………… 4 Danh mục các bảng ……………………………………………………………….5 Danh mục các hình vẽ ………………………………………………………… 6 MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN…………………………………………………… 10 I.1. Thiosemicacbazon: cấu tạo, tính chất, khả năng tạo phức ………………….10 I.1.1. Cấu tạo, tính chất………………………………………………………… 10 I.1.2. Khả năng tạo phức…………………………………………………………13 I.1.3. Hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon…………………………………18 I.2. Menton……………………………………………………………………….21 I.2.1. Giới thiệu chung………………………………………………………… 21 I.2.2. Điều chế……………………………………………………………………21 I.2.3. Tính chất hóa học………………………………………………… …… 22 I.2.4. Ứng dụng………………………………………………………………… 23 I.3. Khả năng tạo phức của Cu(I), Cu(II) và hoạt tính sinh học…………………23 I.3.1. Giới thiệu chung………………………………………………………… 23 I.3.2. Khả năng tạo phức của Cu(I)…………………………………………… 25 I.3.3. Khả năng tạo phức của Cu(II)…………………………………………….26 I.3.4. Hoạt tính sinh học của đồng và phức đồng……………………………… 27 I.4. Tình hình nghiên cứu phức chất của các kim loại chuyển tiếp với phối tử thiosemicacbazon…………………………………………………………….28 I.5. Các phương pháp nghiên cứu……………………………………………… 34 I.5.1. Phương pháp phổ MS…………………………………………………… 34 I.5.2. Phương pháp hồng ngoại (IR)………………… ……………………… 36 I.5.3. Phương pháp phổ hấp thụ electron (UV-VIS)…………………………… 38 1 I.5.4. Phương pháp thử hoạt tính sinh học……………………………………….40 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM…………………………………………………41 II.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất…………………………………………… … 41 II.1.1. Dụng cụ, thiết bị…………………………………………………… … 41 II.1.2. Hóa chất………………………………………………………………… 41 II.2. Các thí nghiệm tổng hợp các thiosemicacbazon và phức chất…………… 41 II.2.1. Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon menthone (Hthiomen)………………41 II.2.2. Tổng hợp phức chất của Cu 2+ với thiosemicacbazon menton….……… 42 II.2.3. Tổng hợp phức chất của Cu + với thiosemicacbazon menton….…………42 II.3. Kỹ thuật thực nghiệm……………………………………………… …… 43 CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 III.1. Thành phần và cấu trúc của phối tử Hthiomen, phức Cu(I), Cu(II) 44 III.1.1. Phổ khối lượng 44 III.1.2. Phổ hồng ngoại 50 III.1.3. Phổ hấp thụ electron 53 III.2. Kết quả thử hoạt tính sinh học 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 2 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Hth: thiosemicacbazit Hthiomen: thiosemicacbazon menton Phức Cu(I)-thiomen: Phức của Cu(I) với thiosemicacbazon menton Phức Cu(II)-thiomen : Phức của Cu(II) với thiosemicacbazon menton HH-UD: hóa học và ứng dụng 3 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất của chúng………………………………………………………….…19 Bảng 1.2: Hoạt tính kháng vi sinh vật của thiosemicacbazon và phức chất Pt của chúng…………………………………………………………20 Bảng 1.3: Khả năng tạo phức của Cu(II)……………………………………… 26 Bảng 1.4:Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất Cu(II) của chúng……………………………………………………………….28 Bảng 1.5: Các dải hấp thụ chính trong phổ IR của thiosemicacbazit………… 37 Bảng 3.1: Kết quả MS và thành phần phức chất……………………………… 44 Bảng 3.2: Kết quả qui kết một số tần số đặc trưng trên phổ hồng ngoại của Hthiomen và các phức chất Cu(I), Cu(II)………… ……………… 52 Bảng 3.3 . Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của các phối tử thiosemicacbazon menton và các phức chất Cu(I), Cu(II) của nó… 57 4 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Cấu trúc phân tử thiosemicacbazit………………………….……… 10 Hình 1.2: Cân bằng tauteme của thiosemicacbazit …………………………….10 Hình 1.3: Phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl….…11 Hình 1.4: Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 1 11 Hình 1.5: Hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 2 12 Hình 1.6: Sự biến đổi nồng độ của C OH + > = (1)và thiosemicacbazon theo pH 12 Hình 1.7 Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazit 13 Hình 1.8: Phức của Cu(II) với 4-phenyl thiosemicacbazon 2 benzoylpiridin 15 Hình 1.9: Sơ đồ tạo phức của thiosemicacbazon 2 càng (R: H, CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 …)……………………………………………………………….15 Hình 1.10: Sơ đồ tạo phức phối tử hai càng…………………………………… 15 Hình 1.11:Mô hình tạo phức của thiosemicacbazon 3 càng, công thức cấu tạo phức chất giữa thiosemicacbazon và một số kim loại chuyển tiếp.….16 Hình 1.12: Sự hình thành thiosemicacbazon 4 càng…………………………….17 Hình 1.13: Mô hình chung của thiosemicacbazon salixilandehit ngưng tụ với Ni 2+ , Cu 2+ ……………………………………………………………17 Hình 1.14: Tạo thành vòng 5 cạnh của phần khung thiosemicacbazon…………18 Hình 1.15: Cấu trúc phân tử menton…………………………………………….21 Hình 1.16: Menton-chất trung gian trong quá trình tạo tinh dầu ở cây bạc hà… 22 Hình 1.17: Oxi hóa tinh dầu bạc hà để điều chế menton……………………… 22 Hình 1.18: Phản ứng khử menton……………………………………………….22 Hình 1.19: Menton tác dụng được với cơ magie trong môi trường axit…………23 Hình 1.20: Công thức cấu tạo của axit axetic (4-nitophenyl)-oxo- etyl este thiosemicacbazon……………………………………………………29 Hình 1.21: Công thức cấu tạo của 3-aminppyridine-2-carboxaldehyde thiosemicacbazon……………………………………………………29 Hình 1.22: Công thức cấu tạo 4-pyridinecacboxaldehyde thiosemicacbazon… 30 Hình1.23:Công thức cấu tạo 4-(dimetylamino)benzandehit thiosemicacbazon…30 5 Hình 1.24: Công thức cấu tạo của isatin beta thiosemicacbazon…………….…30 Hình 1.25: Công thức cấu tạo phức vuông phẳng của Ni(thsa)A (A = H 2 O, NH 3 , Py, C 6 H 5 NH 2 )……………………………………………… 31 Hình 1.26: Công thức cấu tạo phức bát diện Ni(H 2 thsa)(NO 3 ) 2 …………….….31 Hình 1.27: Phức của Ni(II) với thiosemicacbazon menthone……………….… 32 Hình 1.28: Tổng hợp phức Cu(II), Ni(II) với thiosemicacbazon menthone… 32 Hình 1.29: Cấu trúc của các phức chất [Hg(FTSZ)Cl] 2 và [Hg(TTSZH)Cl 2 ]….34 Hình 1.30: Sơ đồ chuyển mức năng lượng lượng của phối tử………………….38 Hình 3.1. Phổ ESI-MS possitive của Hthiomen……………………………… 44 Hình 3.2. Sơ đồ phân mảnh của Hthiomen…………………………………… 45 Hình 3.3. Phổ MS của phức chất Cu(I) với Hthiomen…………………………46 Hình 3.4: Sơ đồ phân mảnh của phức chất Cu(I) với Hthiomen……………….47 Hình 3.5. Phổ MS của phức Cu(II) với Hthiomen 48 Hình 3.6: Sơ đồ phân mảnh của phức chất [Cu(thiomen) 2 ] 49 Hình 3.7. Phổ IR của Hthiomen……………………………………………… 50 Hình 3.8. Phổ IR của phức Cu(II)- thiomen…………………………………….51 Hình 3.9: Phổ IR của phức Cu(I)-thiomen………………………………………51 Hình 3.10. Phổ UV-VIS Hthiomen…………………………………………… 54 Hình 3.11. Phổ UV-VIS của phức chất Cu(I)-thiomen 54 Hình 3.12. Phổ UV-VIS của phức chất Cu(II)-thiomen 55 Hình 3.13. Cấu tạo phức Cu(I)-thiomen, Cu(II)- thiomen………………………56 Hình 3.14. Sơ đồ phản ứng tổng hợp phức Cu(I)-thiomen………………….… 56 Hình 3.15. Sơ đồ phản ứng tổng hợp phức Cu(II)- thiomen……………………56 6 MỞ ĐẦU Hóa học phức chất là một lĩnh vực tương đối mới, nhưng nó đã thể hiện được vai trò quan trọng của mình trong quá trình phát triển hóa học nói riêng và khoa học nói chung. Hóa học phức chất phát triển rất mạnh trong những năm gần đây và phức chất được ứng dụng rộng rãi trong hoá học, sinh học, y học và nhiều lĩnh vực khác. Trong đó được quan tâm nhiều trong sinh, y học. Nhiều phức chất có khả năng chữa trị một số bệnh ở con người, đăc biệt là bệnh ung thư. Sự ra đời và phát triển của hóa học phức chất gắn liền với những thành tựu của hóa lí, hóa phân tích, hóa hữu cơ, hóa sinh, hóa môi trường, hóa dược và các lĩnh vực khác, đồng thời nó cũng tác động trở lại các lĩnh vực nói trên một cách tích cực. Rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hóa sinh vô cơ và trong y dược… gắn liền với việc nghiên cứu phức chất trong các hệ sinh học. Trong những năm gần đây phức chất của các kim loại chuyển tiếp với các phối tử hữu cơ là đối tượng đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Các kết quả nghiên cứu cho thấy thiosemicacbazon là nhóm chất đa dạng về thành phần, tính chất và có hoạt tính sinh học mạnh và có khả năng tạo phức tốt. Phần lớn phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp có hoạt tính sinh học khá mạnh, chúng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cũng như ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Lĩnh vực nghiên cứu về phức chất của nhóm phối tử thiosemicacbazon là một trong những hướng nghiên cứu đã và đang phát triển mạnh với mục tiêu là tìm ra các chất có hoạt tính cao đồng thời đáp ứng tốt nhất các yêu cầu sinh – y học như không độc, không có tác dụng phụ, không gây hại cho tế bào lành…để nghiên cứu ứng dụng trong y học. Từ những lí do trên, tôi chọn đề tài : “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất Cu(I), Cu(II) với thiosemicacbazone menton”. Các mục tiêu cụ thể là: 7 - Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon menton từ thiosemicacbazit và menton - Tổng hợp các phức chất: + Phức chất Cu(I) với thiosemicacbazon menton. + Phức chất Cu(II) với thiosemicacbazon menton. - Nghiên cứu cấu trúc và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất Cu(I), Cu(II) với thiosemicacbazon menton. + Xác định thành phần, cấu trúc của phối tử và phức chất bằng các phương pháp: phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ hấp thụ electron. + Thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon menton và phức chất của chúng với Cu(I), Cu(II): Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên 8 chủng vi sinh vật. 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN I.1. Thiosemicacbazon: Cấu tạo, tính chất, khả năng tạo phức và hoạt tính sinh học I.1.1. Cấu tạo, tính chất Thiosemicacbazon là loại hợp chất hữu cơ được tạo thành do phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl. Thiosemicacbazit là chất kết tinh màu trắng, ít tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy từ 181 - 183 0 C. N N H H C H N H H S (1) (2) (3) Hình 1.1. Cấu trúc phân tử thiosemicacbazit Trong đó các nguyên tử N(1), N(2), N(3), C và S nằm trên cùng một mặt phẳng vì có sự chuyển hoá proton từ nguyên tử N(2) sang S thông qua cân bằng tautome hoá: H 2 N N H C N H 2 H 2 N N C S H N H 2 D ¹ n g t h i o n D ¹ n g t h i o l S Hình 1.2. Cân bằng tauteme của thiosemicacbazit Trong phân tử thiosemicacbazit liên kết C=S có độ bội bé hơn 2, các liên kết C-N(2), C-N(3) có độ bội lớn hơn 1 còn các liên kết khác có độ bội gần bằng 1, 9 Công thức phân tử: CH 5 N 3 S Công thức cấu tạo: NH 2 -NH-(C=S)-NH 2 hay: điều này được gây ra bởi sự liên hợp giữa cặp electron không liên kết của nguyên tử N(2), N(3) liên hợp với liên kết bội C=S (liên hợp π-p). Ở trạng thái rắn, trong phân tử thiosemicacbazit nguyên tử S và nhóm -NH 2 nằm ở vị trí trans với nhau qua liên kết C-N(2), nguyên nhân của hiện tượng này là do có liên kết hiđro nội phân tử giữa N(3)-H…N(1). Thiosemicacbazit ngưng tu với hợp chất cacbonyl tạo thành thiosemicacbazon theo sơ đồ phản ứng sau: C R' R'' O + NH 2 NH C NH 2 S C R' R'' N NH C NH 2 S - H 2 O (cacbonyl) (thiosemicacbazit) (thiosemicacbazon) Hình 1.3. Phản ứng ngưng tụ của thiosemicacbazit với hợp chất cacbonyl Phản ứng chỉ xảy ra với nhóm - NH 2 hiđrazin của thiosemicacbazit trong môi trường etanol- nước có axit làm xúc tác. Phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn, ta có thể mô tả cơ chế của phản ứng như sau: Giai đoạn 1: cộng nucleophin có axit làm xúc tác C O + H + OH + OH + H 2 N H N C S NH 2 + C OH HNH - NH C S NH 2 + C OH HNH - NH C S NH 2 + -H + C OH NH - NH C S NH 2 Hình 1.4. Sơ đồ hợp chất cacbonyl phản ứng với thiosemicacbazon ở giai đoạn 1 10 [...]... 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. .. 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. .. các phức chất [Hg(FTSZ)Cl]2 và [Hg(TTSZH)Cl2] Các phức chất của kim loại chuyển tiếp với nhóm phối tử thiosemicacbazon có cấu tạo đa dạng, hoạt tính phong phú đang là đối tượng quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực: hóa học, sinh- y học, dược học I.5 Các phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu thành phần và cấu tạo của phức chất có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Trong... 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. .. bền và dễ tan trong nước I.3.4 Hoạt tính sinh học của đồng và phức đồng Đồng có một lượng bé trong động và thực vật Trong cơ thể con người, đồng có trong thành phần của 1 số protein, enzim và tập trung chủ yếu ở gan Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipit Thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu Trong máu của động vật bậc thấp (ốc, sò và động vật thân mềm) có chất. .. 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... phức chất và cấu tạo của phức chất dựa vào việc giả thiết sơ đồ phân mảnh Trong các phức chất nghiên cứu đều có các nguyên tố có nhiều đồng vị thì pic ion phân tử sẽ tồn tại dưới dạng một cụm pic của các đồng vị Cường độ tương đối giữa các pic trong cụm pic đồng vị cũng cho ta thông tin để xác nhận thành phần phân tử hợp chất nghiên cứu Muốn vậy người ta đưa ra công thức phân tử giả định của hợp chất nghiên. .. 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... tạo phức của phối tử đã cho Phổ hấp thụ hồng ngoại đã sớm được sử dụng trong việc nghiên cứu các thiosemicacbazon cũng như phức chất của chúng với các kim loại chuyển tiếp Tuy nhiên, do cấu tạo phức tạp của các hợp chất thiosemicacbazon mà các tính toán lý thuyết để đưa ra các quy kết cụ thể còn gặp rất nhiều khó khăn Chính vì vậy, việc quy kết các dải hấp thụ trong phân tử và trong phức chất của chúng... đối với Aspergillus fumigatus là 600 µg/ml, Ac-2Mtsc là 800 µg/ml trong khi đó của Cu(Ac-2Mtsc) là 300 µg/ml Các phức chất này có khả năng chống lại những tác nhân gây ra các bệnh có khả năng lây lan lớn ở vùng nhiệt đới Các phối tử Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức Cu của chúng được thử hoạt tính kháng khuẩn được thể hiện qua bảng 1.1 Bảng 1.4 Hoạt tính kháng khuẩn của Ac-4Mtsc, Ac-2Mtsc và phức chất Cu(II) . 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. 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 electron. + Thăm dò hoạt tính sinh học của thiosemicacbazon menton và phức chất của chúng với Cu(I), Cu(II): Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên 8 chủng vi sinh vật. 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN I.1.