Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu sự tạo phức của Tecbi (Tb), Dysprozi (Dy), Honmi (Ho), Ecbi (Er) với L - Asparagin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHẠM THẾ CƢỜNG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA TECBI (Tb), DYSPROZI (Dy), HONMI (Ho), ECBI (Er) VỚI L - ASPARAGIN VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hoá vô cơ Mã số: 60.44.0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. Nguyễn Trọng Uyển Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành tại khoa Hóa học, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Thái Nguyên. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS Nguyễn Trọng Uyển đã hƣớng dẫn tận tình, chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng quản lí đào tạo Sau đại học, khoa Hóa học trƣờng Đại học Sƣ phạm Đại học Thái Nguyên, phòng Vi sinh vật trƣờng Đại học Y Dƣợc Thái Nguyên, Viện khoa học Sự sống Đại học Thái Nguyên, phòng quang phổ hồng ngoại Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, phòng Hóa lý trƣờng Đại Học Sƣ phạm I Hà Nội, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trực tiếp giảng dạy, gia đình, cơ quan và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Em trong suốt quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 04 năm 2013 Tác giả Phạm Thế Cƣờng Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Xác nhận của ngƣời hƣớng dẫn Tác giả GS.TS Nguyễn Trọng Uyển Phạm Thế Cƣờng Xác nhận của trƣởng khoa Xác nhận của chủ tịch hội đồng TS. Nguyễn Thị Hiền Lan TS. Nguyễn Thị Hiền Lan Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ i Lời cảm ơn ii Lời cam đoan iii Mục lục iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vii MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Giới thiệu về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) 3 1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất chung của các NTĐH 3 1.1.2. Giới thiệu về một số hợp chất chính của NTĐH 7 1.1.3. Giới thiệu về tecbi, dysprozi, honmi và ecbi 10 1.2. Giới thiệu về amino axit và L-asparagin 13 1.2.1. Sơ lƣợc về amino axit 13 1.2.2. Sơ lƣợc về L-asparagin 14 1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH với các aminoaxit 15 1.3.1. Khả năng tạo phức của các NTĐH 15 1.3.2. Khả năng tạo phức của các NTĐH với aminoaxit 18 1.4. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các aminoaxit 19 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu sự tạo phức trong dung dịch 20 1.5.1. Phƣơng pháp chuẩn độ đo pH 20 1.5.2. Phƣơng pháp xác định hằng số bền của phức chất tạo thành 21 1.6. Các phƣơng pháp nghiên cứu phức rắn 22 1.6.1. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 22 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ii 1.6.2. Phƣơng pháp phân tích nhiệt 23 1.7. Giới thiệu về vi khuẩn Salmonella, E.coli. 24 CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 2.1. Hóa chất và thiết bị 25 2.1.1. Hóa chất 25 2.1.2. Thiết bị 26 2.2. Nghiên cứu sự tạo phức của các ion Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ với L- asparagin bằng phƣơng pháp chuẩn độ đo pH. 27 2.2.1. Xác định hằng số phân ly của L-asparagin ở 25 1 0 C, lực ion 0,10 27 2.2.2. Nghiên cứu sự tạo phức của các ion Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ với L-asparagin 30 2.3. Tổng hợp và xác định thành phần phức chất rắn 35 2.3.1. Tổng hợp phức chất 35 2.3.2. Xác định thành phần của các phức chất 35 2.3.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt 37 2.3.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 41 2.4. Bƣớc đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L_asparagin 44 2.4.1. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Tb(Asn) 3 .2H 2 O 44 2.4.2. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Dy(Asn) 3 .2H 2 O 46 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 1 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các phân nhóm của dãy NTĐH [6] 4 Bảng 1.2. Một số đặc điểm của L - asparagin 14 Bảng 2.1. Kết quả chuẩn độ dung dịch H 2 Asn + 2.10 -3 M bằng dung dịch KOH 2,5.10 -2 M ở 25 1 0 C; lực ion I = 0,10 27 Bảng 2.2. Giá trị các hằng số phân ly pK 1 và pK 2 của L-asparagin ở 25 1 0 C; lực ion I = 0,10 30 Bảng 2.3. Kết quả chuẩn độ hệ Ln 3+ : H 2 Asn + = 1: 2 bằng KOH 2,5.10 -2 M ở 25 1 0 C; I = 0,10 31 Bảng 2.4. Logarit hằng số bền của các phức chất LnAsn 2+ (Ln: Tb, Dy, Ho, Er) ở 25 ± 1 0 C; I = 0,1 35 Bảng 2.5. Kết quả phân tích thành phần (%) các nguyên tố (Ln, C, N) của phức chất Ln(Asn) 3 .nH 2 O 36 Bảng 2.6. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất 39 Bảng 2.7. Các tần số hấp thụ đặc trƣng (cm -1 ) của L-asparagin và các phức chất 43 Bảng 2.8. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất Tb(Asn) 3 .2H 2 O và Dy(Asn) 3 .2H 2 O 47 Bảng 2.9. Kết quả so sánh ảnh hƣởng của Tb(Asn) 3 .2H 2 O, Tb(NO 3 ) 3 , Dy(Asn) 3 .2H 2 O, Dy(NO 3 ) 3 , L-asparagin đến vi khuẩn Salmonella spp, E.coli 49 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ iv DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Đƣờng cong chuẩn độ dung dịch H 2 Asn + 2.10 -3 bằng dung dịch KOH 2,5.10 -2 M ở 25 1 0 C, I = 0,10 28 Hình 2.2. Đƣờng cong chuẩn độ H 2 Asn + và các hệ Ln 3+: H 2 Asn + =1:2 ở 25 1 0 C; I=0,1 32 Hình 2.3. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Tb(Asn) 3 .2H 2 O 37 Hình 2.4. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Dy(Asn) 3 .2H 2 O 38 Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-asparagin 41 Hình 2.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Tb(Asn) 3 .2H 2 O 42 Hình 2.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Dy(Asn) 3 .2H 2 O 42 Hình 2.8. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella spp của phức Tb(Asn) 3 .3H 2 O 45 Hình 2.9. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Tb(Asn) 3 .3H 2 O 45 Hình 2.10. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella spp của phức Tb(Asn) 3 .2H 2 O, Tb(NO 3 ) 3 , L-asparagin 46 Hình 2.11. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Tb(Asn) 3 .2H 2 O, Tb(NO 3 ) 3 , L-asparagin 46 Hình 2.12. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Samonella spp của phức Dy(Asn) 3 .2H 2 O 47 Hình 2.13. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Dy(Asn) 3 .2H 2 O 47 Hình 2.14. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Samonella spp của phức Dy(Asn) 3 .2H 2 O, Dy(NO 3 ) 3 , L-asparagin 48 Hình 2.15. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Dy(Asn) 3 .2H 2 O, Dy(NO 3 ) 3 ,L-asparagin 48 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1. NTĐH Nguyên tố đất hiếm 2. Ln lantanit 3. Ln 3+ Ion lantanit 4. Asn asparagin 5. DTPA đietylen triamin pentaaxetic 6. EDTA đietylen điamin tetraaxetic 7. IMDA Iminođiaxetic 8. dixet -đixetonat 9. NTA Nitrilotriaxetic 10. Phe Phenylalanin 11. IR Infared (hồng ngoại) 12. DTA Differential thermal analysis (phân tích nhiệt vi phân) 13. TGA Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis (phân tích trọng lƣợng nhiệt) 14. Z Điện tích hạt nhân, số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 1 MỞ ĐẦU Hóa học về các phức chất là một lĩnh vực quan trọng của hóa học hiện đại. Việc nghiên cứu các phức chất của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) đã đƣợc nhiều nhà khoa học trong và ngoài nƣớc quan tâm, vì chúng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: công nghiệp, nông nghiệp, sinh học, y dƣợc…[24] Ở Việt Nam, có nguồn đất hiếm tƣơng đối dồi dào, một số sản phẩm từ đất hiếm đã đƣợc ứng dụng có hiệu quả nhƣ: trong công nghiệp dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu cho máy phát điện mini, tuyển quặng, chế tạo thủy tinh, bột mài, chất xúc tác để xử lí khí thải…; Trong nông nghiệp dùng sản xuất phân vi lƣợng bón cho cây trồng; Trong sinh học dùng cho việc hấp thụ các chất dinh dƣỡng cũng nhƣ các tƣơng tác của các vi khuẩn,… Nguyên tố đất hiếm có khả năng tạo phức bền với nhiều phối tử hữu cơ. Một trong những loại phức bền đó là phức chất của ion đất hiếm với các aminoaxit. Các loại phức này cũng đƣợc khẳng định là có hoạt tính sinh học. Phức chất của các nguyên tố đất hiếm với các aminoaxit rất đa dạng và phong phú. Tuy nhiên số công trình nghiên cứu phức chất của các nguyên tố đất hiếm với phối tử L-asparagin còn ít. Trên cơ sở đó chúng tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức của tecbi (Tb), dysprozi (Dy), honmi (Ho), erbi (Er) với L-asparagin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng”. Mục tiêu: Xác định hằng số bền của phức chất các NTĐH (Tb, Dy, Ho, Er) với L-asparagin. Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc của phức rắn của một số NTĐH (Tb, Dy, Ho và Er) với L-asparagin. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 2 Nội dung nghiên cứu: Xác định hằng số phân li của L-asparagin ở nhiệt độ xác định. Nghiên cứu sự tạo phức giữa các ion đất hiếm (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ ) với L-asparagin theo tỉ lệ mol 1: 2 ở nhiệt độ xác định. Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc của phức chất dạng rắn giữa các ion đất hiếm (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ ) với L-asparagin theo tỉ lệ mol 1: 3. Thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp đƣợc trên chủng vi khuẩn Salmonella và khuẩn E.coli. [...]... cả trong dung dịch và phức rắn Vì vậy trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu về sự tạo phức trong dung dịch của một số NTĐH nặng với L- asparagin và tổng hợp, nghiên cứu một số phức chất rắn của một số NTĐH nặng với L- asparagin [23] 1.4 Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các aminoaxit Hoạt tính sinh học của các phức chất nói chung đƣợc phát hiện từ đầu thế kỷ XIX Phức chất của các aminoaxit đƣợc... phân tử nƣớc đóng vai trò l cầu nối) Đã có những công trình nghiên cứu sự tạo phức của một số NTĐH, các kim loại chuyển tiếp và không chuyển tiếp với L- asparagin, cho thấy rằng sự hình thành phức chất cũng giống nhƣ các amino axit nói chung [19] Tuy nhiên nghiên cứu phản ứng tạo phức của L- asparagin với các NTĐH, đặc biệt phản ứng tạo phức của Ln3+(Ln: Tb, Dy, Ho, Er) với L- asparagin còn rất hạn chế,... tiến hành thăm dò hoạt tính sinh học trên một số loại vi khuẩn: E.coli, Salmonell 1.5 Phương pháp nghiên cứu sự tạo phức trong dung dịch Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để nghiên cứu sự tạo phức trong dung dịch nhƣ: phƣơng pháp quang phổ,chuẩn độ đo pH, chuẩn độ điện thế, cực phổ, độ tan… Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu sự tạo phức của các ion đất hiếm (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+) với L- asparagin. .. năng tạo phức của các NTĐH với các aminoaxit 1.3.1 Khả năng tạo phức của các NTĐH So với các nguyên tố họ d, khả năng tạo phức của các lantanit kém hơn, do các electron f bị chắn mạnh bởi các electron ở l p ngoài cùng và các ion Ln3+ có kích thƣớc l n l m giảm l c hút tĩnh điện giữa chúng với các phối tử Vì vậy khả năng tạo phức của các NTĐH chỉ tƣơng đƣơng các kim loại kiềm thổ L c liên kết trong phức. .. dịch L - asparagin tồn tại dƣới dạng ion l ỡng cực: Trong môi trƣờng kiềm tồn tại cân bằng sau: H2N- CO - CH2 - CH(NH2) - COOH + OH- → H2N - CO - CH2 - CH(NH2) - COO- + H2O Trong môi trƣờng axit tồn tại cân bằng sau: H2N - CO - CH2 - CH(NH2) - COOH + H+ → H2N - CO - CH2 - CH(NH3+) - COOH Asparagin l n đầu tiên đƣợc phân l p năm 1806, dƣới một hình thức tinh thể, bởi nhà hóa học Pháp Louis Nicolas Vauquelin... tạo thành từng bậc ứng với các phƣơng trình sau: M + L ML ML + L ML2 MLn-1 + L MLn Trong đó: M l ion trung tâm; L là phối tử Các hằng số bền đặc trƣng cho sự tạo thành phức chất ở các bậc khác nhau đƣợc xác định bằng các biểu thức: k1 = [ ML] [ ML2 ] [ MLn ] ; k2 = ; ; kn = [ M ] [L] [ MLn1 ] [L] [ ML] [L] Ký hiệu k l hằng số bền tổng cộng ta có: Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/... nhóm Muối clorua LnCl3: l muối ở dạng tinh thể có cấu tạo ion, khi kết tinh từ dung dịch tạo thành muối ngậm nƣớc Các muối này đƣợc điều chế từ các nguyên tố hoặc bằng tác dụng của Ln2O3 với dung dịch HCl; ngoài ra còn đƣợc điều chế bằng tác dụng của CCl4 với Ln2O3 ở nhiệt độ 400 - 600oC hoặc của Cl2 với hỗn hợp Ln2O3 và than Các phản ứng: 2Ln2O3 + 3CCl4 → 4LnCl3 + 3CO2 Ln2O3 + 3C + 3Cl2 → 2LnCl3 + 3CO... http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 20 NTĐH hóa trị III và kẽm có tính chất l m giảm hàm l ợng đƣờng trong máu và nƣớc tiểu Sự hấp thụ và trao đổi chất của một vài α - aminoaxit có liên quan đến tế bào ung thƣ của cơ thể Ngày nay vấn đề nghiên cứu tìm kiếm và tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học ít độc, có tác dụng chọn l c cao đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới Trong luận văn này chúng. .. kiến và tử ngoại [ 1 ] 1.1.3 Giới thiệu về tecbi, dysprozi, honmi và ecbi 1.1.3.1 Tecbi (Tb) Tecbi có số thứ tự 65, nguyên tử khối 158,93, do nhà hóa học Thụy Điển Môsanđơ (C.G Mosander) tìm ra năm 1843 Tecbi l kim loại màu trắng bạc, mềm, dẻo, dễ kéo sợi, khối l ợng riêng 8,234g/cm3, tnc = 1356oC, ts = 3073oC Về hoạt tính hóa học, Tecbi không phản ứng với nƣớc nguội, kiềm, hiđrat amoniac Tecbi l chất... nhiều phức hỗn hợp của đất hiếm với các loại phối tử mới [2, 3, 4, 10, 11, 12, 19] 1.3.2 Khả năng tạo phức của các NTĐH với aminoaxit Một trong những hợp chất hữu cơ tạo đƣợc phức bền với NTĐH l aminoaxit Có nhiều quan điểm khác nhau về sự tạo phức giữa NTĐH và aminoaxit nói chung: Theo tác giả L. A Trugaep thì trong phức chất của kim loại với aminoaxit, liên kết tạo thành đồng thời với nhóm cacboxyl và . erbi (Er) với L- asparagin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng . Mục tiêu: Xác định hằng số bền của phức chất các NTĐH (Tb, Dy, Ho, Er) với L- asparagin. Tổng hợp, nghiên cứu. trình nghiên cứu phức chất của các nguyên tố đất hiếm với phối tử L- asparagin còn ít. Trên cơ sở đó chúng tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức của tecbi (Tb), dysprozi (Dy), honmi (Ho),. HONMI (Ho), ECBI (Er) VỚI L - ASPARAGIN VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hoá vô cơ Mã số: 60.44.0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời