Tổng hợp và thử hoạt tính in vitro kháng nấm, kháng khuẩn của hợp chất đồng (II) xitrat, định hướng làm chế phẩm phòng bệnh trên cây trồng

Bài viết Tổng hợp và thử hoạt tính in vitro kháng nấm, kháng khuẩn của hợp chất đồng (II) xitrat, định hướng làm chế phẩm phòng bệnh trên cây trồng đã được tổng hợp thành công trong dung môi nước. Các yếu tố cho quá trình tổng hợp là nhiệt độ và tỷ lệ mol của các chất phản ứng đã được nghiên cứu. Cùng tham khảo chi tiết bài viết tại đây nhé các bạn!

Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ /Kỹ thuật hóa học DOI: 10.31276/VJST.64(11).38-43 Tổng hợp thử hoạt tính in vitro kháng nấm, kháng khuẩn hợp chất đồng (II) xitrat, định hướng làm chế phẩm phòng bệnh trồng Lê Thế Tâm1, Nguyễn Hoa Du1, Bùi Thu Trang2, Hồng Đức Nghĩa2, 3, Hồ Đình Quang1, Trần Quang Đệ4, Lê Đăng Quang3, 5* Trường Đại học Vinh Khoa Công nghệ Hóa, Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Học viện KH&CN, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Ngày nhận 25/11/2021; ngày chuyển phản biện 1/12/2021; ngày nhận phản biện 27/12/2021; ngày chấp nhận đăng 30/12/2021 Tóm tắt: Trong báo này, đồng (II) xitrat Cu3(C6H5O7)2 tổng hợp thành công dung mơi nước Các yếu tố cho q trình tổng hợp nhiệt độ tỷ lệ mol chất phản ứng nghiên cứu Đặc điểm cấu trúc, tính chất, thành phần nguyên tố khảo sát đánh giá mẫu nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kết hợp đầu dò tán xạ lượng tia X (EDX) phổ hấp thụ phân tử UV-Vis Hiệu suất đồng (II) xitrat phản ứng 82,46% với tỷ lệ số mol CuSO4/C6H5Na3O7 1,5/1 70oC Kết thử nghiệm in vitro cho thấy, hợp chất đồng (II) xitrat nồng độ 1000 ppm ức chế phát triển sợi nấm Sclerotium rolfsii Fusarium oxysporum với hiệu lực 19-53% sau ngày ni cấy Bên cạnh đó, hợp chất ức chế mạnh mầm bệnh vi khuẩn thực vật Xanthomonas axonopodis (gây bệnh thối nhũn có múi), Ralstonia solanacearum (gây bệnh héo cà chua) Clavibacter michiganensis subsp michiganensis (gây bệnh héo xanh thối nhũn cà chua) Những kết cho thấy, đồng (II) xitrat sử dụng loại thuốc diệt nấm/diệt khuẩn có triển vọng để kiểm soát bệnh nấm vi khuẩn có múi cà chua Từ khóa: có múi, đồng cacboxylat, đồng (II) xitrat, thuốc diệt khuẩn, thuốc diệt nấm Chỉ số phân loại: 2.4 Mở đầu Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) đóng vai trị quan trọng việc ngăn chặn, khống chế phát sinh, phát triển đối tượng gây hại, góp phần tăng suất chất lượng nông sản Tuy nhiên, lượng thuốc BVTV hóa học dư thừa trình canh tác là ngun nhân gây nhiều tác hại nghiêm trọng khác như: ô nhiễm môi trường đất, đặc biệt môi trường nước rửa trơi Dư lượng thuốc BVTV cịn gây độc cho người gia súc, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng Tác động tiêu cực thuốc BVTV trở nên nghiêm trọng người sử dụng không cách lạm dụng Điều khơng làm suy giảm tính đa dạng sinh học, gây tổn hại đến quần thể thiên địch mà làm phát sinh tính kháng thuốc sinh vật hại, tăng chi phí phịng trừ, gây ảnh hưởng lớn đến người mơi trường Chính thế, tìm kiếm loại thuốc BVTV hiệu an toàn cho người môi trường sinh thái vấn đề cấp thiết nhằm xây dựng nông nghiệp bền vững.  Ở nước ta giới, thuốc trừ bệnh gốc đồng sử dụng rộng rãi sản xuất nông nghiệp, với phổ tác dụng rộng, phịng trừ nhiều loại trồng khác [1-5] Cơ chế tác động thuốc gốc đồng khả xâm nhập vào tế bào vi sinh vật, ức chế phản ứng sinh học tế bào, làm chết vi sinh vật [6, 7] Hiện nay, thuốc BVTV hoạt chất gốc đồng chủ yếu hợp chất vô cơ, đăng ký sử dụng nhiều loại trồng [1, 2, 6], chủ yếu gồm nhóm chính: (i) Copper Oxychloride (một số sản phẩm: COC 85WP, đồng cloruloxi 30WP, Epolists 85WP, Vidoc 30WP, 50SC, 80WP…); (ii) Copper hydroxide  (Map - Jaho 77WP, Champion 37.5FL, 57.6DP, 77WP, Ajily 77WP, Funguran - OH 50WP…); (iii) Copper sulfate (Tribasic)  (đồng Hocmon 24,5% crystal, BordoCop Super 12,5WP, 25WP, Cuproxat 345SC ); (iv) Copper sulfate  nguyên chất  hay Sulfat đồng (thuốc Bc-đơ Ca(OH)2  CuSO4) Tuy nhiên, thuốc BVTV chứa hoạt chất gốc đồng hầu hết loại hợp chất vô cơ, thuộc nhóm độc II, số thuốc nhóm chậm phân huỷ môi trường; tương đối độc, đặc biệt dễ bị rửa trôi sau phun nên liều lượng dùng lớn [1, 7] Trong xu hướng tới nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp bền vững, số nước phát triển châu Âu cấm thuốc vô gốc đồng thay thuốc gốc đồng dạng hữu [8, 9] Ở Việt Nam chế phẩm BVTV dạng đồng hữu phòng trừ số bệnh trồng chưa có chưa đề cập tới Tác giả liên hệ: Email: ledangquang2011@gmail.com * 64(11) 11.2022 38 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ /Kỹ thuật hóa học Synthesis of copper (II) citrate and evaluation of its in vitro antifungal and antibacterial activities, and the suitability of using this chemical as a plant protection agent The Tam Le1, Hoa Du Nguyen1, Thu Trang Bui2, Duc Nghia Hoang2, 3, Dinh Quang Ho1, Quang De Tran4, Dang Quang Le3, 5* Vinh University Faculty of Chemical Technology, Hanoi University of Industry Institute for Tropical Technology, Vietnam Academy of Science and Technology College of Natural Sciences, Can Tho University Graduate University of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology Received 25 November 2021; accepted 30 December 2021 Abstract: Trong nghiên cứu này, sử dụng phản ứng trao đổi ion để tổng hợp muối đồng (II) xitrat Bằng cách thay đổi nhiệt độ tỷ lệ phản ứng chất tham gia phản ứng tìm điều kiện tối ưu để đạt hiệu tổng hợp cao Hoạt tính kháng nấm kháng khuẩn số nấm vi khuẩn nghiên cứu để đánh giá hoạt lực Vật liệu phương pháp nghiên cứu Hóa chất Các hóa chất sử dụng thí nghiệm để tổng hợp muối đồng (II) xitrat Hãng Sigma-Aldrich bao gồm: đồng sunfat pentahydrat (CuSO4.5H2O, 99%, trinatri xitrat dihydrat (C6H5Na3O7.2H2O, 95%) Nước khử ion sử dụng tất thí nghiệm Tổng hợp đồng (II) xitrat Cu3(C6H5O7)2 Cu3(C6H5O7)2 tổng hợp phương pháp trao đổi ion đồng (II) sunfat pentahydrat natri xitrat (hình 1) 3CuSO4(aq) + 2Na3(C6H5O7)(aq) → Cu3(C6H5O7)2(s) + 3Na2SO4(aq) In this paper, copper (II) citrate Cu3(C6H5O7)2 was successfully synthesised in an aqueous solution The factors for the synthesis process such as temperature and molar ratio of the reactants were investigated The structural, properties and composition characteristics of the elements were investigated and evaluated by X-ray diffraction pattern (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), energy-dispersive X-ray Sau 48 spectroscopy (EDX), and UV-Vis spectroscopy The yield of the copper (II) citrate in the reaction was 82.46% at the molar ratio of the CuSO4/C6H5Na3O7 of 1.5/1 at 70oC The in vitro results showed that copper (II) citrate Sau ngày at a concentration of 1,000 ppm inhibits the mycelial growth of Sclerotium rolfsii and Fusarium oxysporum with control values ranging from 19 to 53% after days of incubation Besides, it strongly suppressed the plant bacterial pathogens Xanthomonas axonopodis (bacterial strain causing citrus solanacearum Hìnhcanker), QuyRalstonia trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat (bacterial wilt of tomato), and Clavibacter michiganensis Trong nghiên cứu này,canker yếu tố nghiệt độ tỷ lệ mol tiền chất subsp michiganensis (cause of bacterial wilt and o nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản of tomato) These results suggested that copper (II) ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu mẫu tương ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với tỷ lệ citrate can be used as a promising fungicide/bactericide ứngdiseases bảngon1.citrus and to control fungalmol and tương bacterial tomato plants Hình 1.hợp Quy tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình tổng chế (II) xitrat Hình1.1.Quy Quytrình trình tổng hợpvàtrình vàtinh tinh chếđồng đồng (II) xitrat Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Hình 1.tổng Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình 1.1 Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình Quy trình hợp tinh chế đồng (II) xitrat Keywords: bactericide, citrus, carboxylate, C6yếu H O /nghiệt 5Na 3nghiệt 7xitrat 4lệ Trong nghiên cứu này, yếu độ vàcác tỷtiền lệ mol Hình copper Quy trình tổng(mmol) hợp vàcứu tinh chế đồng Trong nghiên này, tố(II) độCuSO chất đãđãđượ Trong nghiên cứu này, yếu tố nghiệt độvà vàtỷtố tỷ lệmol molcủa củacác tiền chấtcủa đư hiệu mẫu TN CuSO osát Trong nghiên cứu này, yếu tố nghiệt độ tỷ lệ mol tiền chất Trong nghiên cứu này, yếu tố nghiệt độ tỷ lệ mol tiền chất đư Trong nghiên cứu này, yếu tố nghiệt độ tỷ lệ mol tiền chất đượ Trong nghiên cứu này, yếu tố nghiệt độ tỷ lệ mol tiền chất đư copper (II) citrate,Ký fungicide Trong nghiên cứu này, yếu tố nhiệt độ tỷ lệ mol Trong nghiên cứu này, yếu tố nghiệt độ tỷ lệ mol tiền chất đo ocủa (mmol) C H Na O nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo 50, 70 90 nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu mẫ nghiêncứu cứu Cụ yếu thể, tố nhiệt độ phản ứng khảo sát tiền 50, 70 vàđã 90ooođược C với ký hiệu đư m oo Trong nghiên này, nghiệt độ tỷ lệ mol chất nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu m nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu m nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu mẫ nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu m nghiên cứu Cụ thể, nhiệt phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu tiền chất đãTN3, nghiên cứu Cụ thể, độ phản ứng tương ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất làlà TN1, TN2 TN3, tiền dùng với tỷtỷl onhiệt Classification number: 2.4 nghiên cứu tương tương ứng TN1, TN2 vàđộ tiền chất dùng với TN-1/1 9tương 1/1 Cụ thể,ứng nhiệt độ phản ứng khảo sát ởkhi 50, 70 90 Cchất với ký hiệu mẫu o ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với tỷt tương ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với tỷ tương ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với tỷ tương ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với tỷ tương ứng TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu mẫu tương ứng mol tương ứngvà ởhợp bảng mol tương ứng ởtrình mol tương ứng ởbảng bảng hợp Hình Quy Hình Quy tổng trình tổng tinh vàchế tinhđồng chế đồng (II) xitrat (II) xitrat TN1, TN2 TN3, tiền chất dùng với tỷ lệ mol tương ứng ởbảng bảng mol tương ứng bảng tương ứng mol tương ứng ởởlà TN-1,5/1 tương ứng làmol 1,5/1 mol tương ứng ởbảng bảng TN1,tiền TN3, khichất đóứng tiềngia chấtphản đượcứng dùng Bảng 1.TN2 Tỷ lệyếu mol tiền tham mol tương ứng bảng 1.lệlệ Bảng 1.Trong mol chất tham gia phản Bảng 1.TỷTỷ mol tiền chất tham gia phản ứng nghiên Trong nghiên cứu này, cứu này, tố yếu nghiệt tố nghiệt độ độ tỷ lệ tỷ mol lệ mol của các tiềntiền chất chấtđãđãđưđ với tỷ lệ mol tương ứng bảng Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Bảng Tỷtrình lệ mol cáchợp tiền giaCphản ứng TN-1,25/1 13,5 vàchất 2,25/1 Hình Quy tổng tinhtham chế đồng (II) C6H5Na CuSO4 H Naxitrat O CuSO / o 3Oo 6khảo 5khảo 3ở 7sát 4và4/90 C Na O CuSO 6H 70 nghiên nghiên Cụ cứu thể, Cụ nhiệt thể, độnhiệt phản độứng phảnCuSO ứngCC sát 50, 50, 70 90 với C với kýkýhiệu hiệum Bảng Tỷ lệKý mol cáccứu tiền chất gia phản ứng Kýtham hiệu mẫu TN mẫu TN CuSO (mmol) Kýhiệu hiệu mẫu TN CuSO (mmol) C H Na O CuSO /4C/O C H CuSO CuSO CuSO CuSO 6(mmol) 5Na 3O 6H 5Na 3O 64C 33O 44/43/4/O 6H 5Na 7777 C 65H 5Na 37O (mmol) C H (mmol) H Na 5N (mmol) C H Na Phương pháp phân tích đặc trưng cấu trúc thành phần Ký hiệu mẫu TN CuSO (mmol) Ký hiệu mẫu TN CuSO (mmol) Ký hiệu mẫu TN CuSO (mmol) Ký hiệu mẫu TN CuSO (mmol) Trong nghiên cứu này, yếu tố tỷ củachất cácđược tiền chất đãcác Ký hiệu mẫu TN CuSO 44C 44TN3, tương ứng tương TN1, ứng làTN2 TN1, vàTN2 TN3, khi đólệtiền chất dùng dùng vớivới tỷ (mmol) Hnghiệt Na3Otrong CuSO / tiền 6và 5trong 7độ 4mol (mmol) C H Na O (mmol) C (mmol) CC (mmol) (mmol) 6H 5Na 3O 6H 5oNa 3O 6C 33O 6H 5Na 7777 65H 5Na 37O Ký hiệu mẫu TN CuSO (mmol) nghiên cứu Cụ thể, nhiệt độ phản ứng khảo sát 50, 70 90 C với ký hiệu mẫu mol tương mol ứng tương bảng ứng bảng (mmol) C H Na O TN-1/1 9 1/1 TN-1/1 9 1/1 TN-1/1 1/1cấu trúc Hợp chất đồng (II) xitrat sau tổng hợp phân9 tích đặc trưng TN-1/1 1/1 TN-1/1 1/1 TN-1/1 9999và 99999các tiền chất 1/1 TN-1/1 1/1 TN-1/1 9thiết 1/1 dùng với tương ứng làFT-IR TN1, TN2 TN3, tỷ lệ 39 phép đo phổ hồng ngoại bị Nicolet iS10 (Thermo Scientific - Bảng Bảng Tỷ lệ mol Tỷ lệ mol tiền chất tiền tham chất tham gia phản gia phản ứng ứng 64(11) TN-1/1 11.2022 9 TN-1,5/1 6 1/1 61,5/1 1,5/1 TN-1,5/1 99 1,5/1 TN-1,5/1 mol tương ứng bảng TN-1,5/1 666H 1,5/1 TN-1,5/1 1,5/1 TN-1,5/1 666C TN-1,5/1 9999 máy quang 1,5/1 Mỹ), phổ UV-Vis mẫu 9ghi phổ S80 Libra TN-1,5/1 1,5/1 Na O Na7 3O71,5/1 CuSO CuSO 5C 6H35Libra 4/ 4/ Ký hiệu Ký mẫu hiệu TN mẫu TN CuSO (mmol) TN-1,5/1 1,5/1 TN-1,25/1 13,5 2,25/1 4CuSO (mmol) TN-1,25/1 13,5 2,25/1 TN-1,25/1 13,5 2,25/1 (Biochrom - Anh) Hình thái thành phần nguyên tố sản phẩm xác định Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng (mmol) (mmol) C H C Na H 6 3O37O7 TN-1,25/1 13,5 2,25/1 TN-1,25/1 13,5 2,25/1 TN-1,25/1 13,5 66666 2,25/1 TN-1,25/1 13,5 2,25/1 TN-1,25/1 13,5 2,25/15Na phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) đầu dò tán xạ lượng tia X Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật hóa học Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Ký hiệu mẫu CuSO4 (mmol) C6H5Na3O7 (mmol) CuSO4/C6H5Na3O7 TN-1/1 9  1/1 TN-1,5/1  1,5/1 TN-1,25/1 13,5  2,25/1 Phương pháp phân tích đặc trưng cấu trúc thành phần Hợp chất đồng (II) xitrat sau tổng hợp phân tích đặc trưng cấu trúc phép đo phổ hồng ngoại FTIR thiết bị Nicolet iS10 (Thermo Scientific - Mỹ), phổ UV-Vis mẫu ghi máy quang phổ Libra S80 Libra (Biochrom - Anh) Hình thái thành phần nguyên tố sản phẩm xác định phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) đầu dò tán xạ lượng tia X (EDX, Oxford Instruments - Anh) thiết bị JSM-6510LV (Jeol - Nhật Bản) Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học Hoạt tính kháng nấm: Phương pháp kiểm tra khả ức chế mycelia sử dụng nghiên cứu với chủng nấm Sclerotium rolfsii (SR-BV) gây bệnh héo rũ gốc mốc trắng Fusarium oxysporum (FOAH) gây bệnh héo vàng, héo rũ, chết vàng, thối khơ củ Hoạt tính kháng nấm thử đĩa thạch petri với môi trường PDA pH 6,8-7,0 Nấm phân lập làm thuần, dùng dụng cụ đục lỗ có đường kính mm tiến hành đục vành ngồi đường kính tán nấm sau đặt lên mơi trường PDA trộn với mẫu thử Mẫu thử hợp chất đồng (II) xitrat hòa tan Tween 80 với nồng độ 0,05% dimethyl sulfoxide (DMSO) 2% nồng khác (1000 500 ppm), sau trộn vào mơi trường PDA nóng chảy 50oC khử trùng để nguội Mỗi nồng độ khác thử lặp lại lần Theo dõi phát triển nấm xác định tính hiệu lực loại dựa vào việc đo đường kính tản nấm sau thời gian khác tùy theo loại nấm Hiệu ức chế tính theo công thức sau [10]: Hiệu ức chế = ĐKđối chứng - ĐKmẫu (ĐKđối chứng - 4) x 100% đó: ĐK đường kính Hoạt tính kháng khuẩn: Vi khuẩn X axopopdis sử dụng nghiên cứu phân lập từ cam bị bệnh loét giống cam Vinh trồng Nghệ An Ngồi ra, cịn có vi khuẩn R solanacearum C michiganensis gây bệnh trồng khác Hoạt tính kháng vi khuẩn thử môi trường Tryptic soy agar (TSA), Tryptic soy broth (TSB) pH 6,8-7,0 64(11) 11.2022 Vi khuẩn hoạt hóa lại mơi trường TSA 24 để quan sát khuẩn lạc nhằm phát tạp nhiễm q trình giữ giống ni cấy Lấy khuẩn lạc cấy chuyển sang bình TSB ni lắc nhiệt độ 37°C đạt giá trị OD=0,5 Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn vịng vô khuẩn sử dụng sau: - Sử dụng đĩa petri chứa 15 ml môi trường TSA vô trùng khô ổn định Lấy ml dịch vi khuẩn có giá trị OD=0,5 tráng lên bề mặt môi trường, để yên khoảng 1-2 cho dịch vi khuẩn ổn định bề mặt Mỗi đĩa petri đục lỗ thạch, gồm: lỗ thạch chứa 35 µl dịch chứa chất pha nồng độ 1.000 ppm dung môi DMSO Đối với lỗ thạch đối chứng chứa 35 µl dung dịch DMSO vô trùng - Các đĩa ủ 37°C vịng 24-36 Đường kính vùng ức chế đo thước đo đơn vị mm Kết bàn luận Ảnh hưởng tỷ lệ tiền chất nhiệt độ đến tốc độ hiệu suất phản ứng Khảo sát sơ cho thấy phản ứng xảy chậm, tạo thành tinh thể sản phẩm diễn thời gian dài Trong thí nghiệm tiếp theo, phản ứng tiến hành khoảng nhiệt độ 50, 70 90oC, tỷ lệ mol tiền chất Cu(II)/xitrat 1/1, 1,5/1 2,25/1 Trong phản ứng tương tác với kim loại, phối tử xitrat có khả thể dung lượng phối trí khác nhau, tạo cầu nối để tạo thành phức đa nhân Mặt khác, dư đồng điều khơng mong muốn, ngồi ảnh hưởng xấu đến mơi trường trồng tạo sản phẩm kết tủa đồng dạng bazơ cacbonat, xitrat khơng mong muốn Do nghiên cứu này, chọn điểm thực nghiệm với tỷ lệ tiền chất khác nhau, xung quanh tỷ lệ ứng với hệ số phản ứng phối tử (1) trên, tỷ lệ tiền chất Cu(II)/xitrat (9:4) lớn Ở nhiệt độ 50oC với tỷ lệ mol tiền chất 1/1 sau phối trộn hai dung dịch, hỗn hợp dung dịch chuyển màu sang xanh tối nhanh so với nhiệt độ phịng, nhiên kết tủa bắt đầu hình thành sau Sau 60 lượng chất rắn kết tinh đạt mức tối đa, dung dịch nhạt màu Tiến hành rửa mẫu thu sản phẩm tinh thể màu xanh lục, tan nước Sản phẩm tiếp tục lọc chân không sấy khô 40oC thu tinh thể muối đồng (II) xitrat dạng ngậm nước có màu xanh Tiếp tục sấy khơ điều kiện chân không 70oC tinh thể đồng (II) xitrat nước thành tinh thể đồng (II) xitrat khan có màu xanh nước biển (hình 2D) Khi tăng tỷ lệ mol phản ứng lên 1,5/1 2,25/1 thời gian bắt đầu kết tinh thời gian kết tinh hoàn toàn rút ngắn đáng kể (hình 2A) 40 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ /Kỹ thuật hóa học Tổng hợp mẫu nhiệt độ 70oC giữ nguyên tỷ lệ mol chất tham gia tiền chất phản ứng cho thấy, tăng nhiệt độ tỷ lệ Cu2+ sản phẩm nhanh chóng kết tinh (hình 2B) Tương tự, tiến hành nhiệt độ 90oC, sau phối trộn xuất chất rắn kết tinh đáy cốc, đồng thời dung dịch bắt đầu nhạt màu Sau 30 phút lượng chất rắn kết tinh đạt mức tối đa dung dịch nhạt màu gần suốt Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến trình tạo sản phẩm giải thích phản ứng đồng (II) phối tử tạo muối đồng (II) xitrat Cu3(C6H5O7)2 chất phản ứng phối tử, có khép vịng chelat tạo sản phẩm kết tinh với kiểu phối trí cầu nối bidentat [11, 12], phù hợp với kết thu từ phổ hồng ngoại FTIR Qúa trình khép vịng tạo sản phẩm kết tinh chậm mặt động học phản ứng Do đó, nhiệt độ đóng vai trị quan trọng để tăng tốc độ phản ứng cho khép vịng chelat Hình Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ tỷ lệ mol tiền chất đến tốc độ hiệu suất phản ứng tổng hợp muối đồng (II) xitrat (A-C) hình ảnh sản phẩm thu giai đoạn (D) Xác định hiệu suất phản ứng điều kiện cho thấy hiệu suất phản ứng đạt 77,58-85,96% (hình 2A-C) Việc thay đổi tỷ lệ chất tham gia phản ứng nhiệt độ phản ứng khơng ảnh hưởng Hình Phổ FTIR đồng (II) xitrat (A) phổ UV-Vis dung dịch muối CuSO4 đồng nhiều đến hiệu suất Tỷ lệ Cu2+ (II) xitrat (B) nhiệt độ cao thời gian kết tinh sản phẩm ngắn hay muối đồng (II) xitrat Hình 3A phổ hồng ngoại mẫu muối đồng (II) nhanh kết tinh Từ kết nghiên cứu trên, chúng xitrat tổng hợp điều kiện tỷ lệ mol 1,5/1 Kết quả cho đưa điều kiện tối ưu để tổng hợp muối đồng (II) xitrat thấy, phổ hồng ngoại có dải hấp thụ đặc trưng 70oC tỷ lệ mol phản ứng 1,5/1, sản phẩm thu dao động hóa trị nhóm: -OH 3433,76 cm-1, nhóm phân tích đặc trưng cấu trúc, thành phần tính chất ete -O- 1088,04 cm-1, C=O 1582,09 cm-1 Một đỉnh vật liệu 1690,08 cm-1 quan sát phổ IR chất tạo thành gán cho dao động hóa trị carboxylate (COO-) Đặc trưng cấu trúc thành phần hợp chất natri xitrat Các dao động hóa trị khơng đối xứng Sản phẩm tinh thể thu sau kết tinh hoàn tồn đối xứng nhóm carboxylate (v vCOO, s) lần COO, as có màu xanh lục, tan nước, sấy chân không 40oC -1 lượt xuất 1582 1429 cm thu tinh thể dạng ngậm nước có màu xanh Tiếp Một số nghiên cứu cho thấy, vị trí dao động tục sấy chân không 70oC tinh thể đồng (II) xitrat nước hóa trị khơng đối xứng (vas) đối xứng (vs) thành tinh thể đồng (II) xitrat khan có màu xanh nước nhóm carboxylat (ΔvCOO = vCOO, as - vCOO, s) sử biển (hình 2D) 64(11) 11.2022 41 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ /Kỹ thuật hóa học dụng để phân biệt kiểu cấu trúc phức carboxylat-kim loại đồng (II) [12, 13] Giá trị ΔvCOO phạm vi 150180 cm-1 tương ứng với cầu phối trí bidentat Cu(II), ΔvCOO>200 cm-1 cho phức chất với nhóm carboxylic monodentat Trong phổ IR hình 3A, vCOO, as=1582 cm-1 vCOO, s=1429 cm-1, cho giá trị ΔvCOO=153 cm-1 Giá trị tương ứng với kiểu phối trí cầu nối bidentat muối đồng (II) xitrat Những số liệu phổ IR nêu chứng tỏ sản phẩm đồng (II) xitrat tạo thành, phù hợp với xác nhận từ phổ hấp thụ UV-Vis Từ hình 3B cho thấy, đỉnh hấp thụ cực đại có dịch chuyển từ bước sóng 818 nm dung dịch muối đồng vô 675 nm dung dịch đồng xitrat, ứng với bước chuyển d-d từ 2Eg→2T2g, tương ứng với dịch chuyển màu xanh lam dung dịch màu xanh lục tương tác nhóm xitrat với ion Cu2+ [14-16] tốn nhiều công sức loại thuốc mạnh để kiểm sốt bệnh Sau thời gian ni cấy 1-2 ngày nấm Sclerotium rolfsii đồng (II) xitrat ức chế 58 53% ngày 2, hiệu lực mạnh quan sát so sánh nấm (bảng hình 5) Qua thí nghiệm in vitro, nấm Fusarium oxysporum có đề kháng tốt với đồng (II) xitrat, hiệu lực kháng nấm giảm mạnh 9% sau ngày nuôi cấy Hiện tượng giảm hiệu lực theo thời gian cho thấy khả kháng lại hoạt chất thử nghiệm nấm Bảng Hoạt tính kháng nấm Sclerotium rolfsii Fusarium oxysporum đồng (II) xitrat: nuôi cấy 1, ngày Hiệu ức chế nồng độ 1000 ppm (%) Tên chất S rolfsii ngày Đồng (II) xitrat (%) 58 F oxysporum ngày 53 19 Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu đại diện TN2-1,5/1 (A) phổ EDX vùng lựa chọn (B) Nhiễu xạ tia X thực với mẫu đồng (II) xitrat sau tổng hợp để so sánh với sở liệu cấu trúc chuẩn hợp chất Hình 4A giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nghiên cứu liệu cấu trúc chuẩn (hình nhỏ) Kết cho thấy, có tương đồng cấu trúc hợp chất khảo sát với phổ chuẩn copper (II) xitrat hydroxide sesquihydrate Dạng tinh thể hợp chất tổng hợp tinh thể đơn tà (monoclinic) [17] Như vậy, khẳng định hợp chất đồng (II) xitrat tổng hợp thành cơng Phân tích phổ EDX thực để xác định phân bố nguyên tố bề mặt mẫu phức Hình 4B phổ EDX mẫu đại diện TN2-1,5/1, cho thấy cacbon, ôxy đồng chiếm thành phần chủ yếu vật liệu, ngun tử cacbon ơxy thành phần gốc muối hữu xitrat Sự có mặt nguyên tử đồng với hàm lượng cao cho thấy phản ứng trao đổi xảy ra, hợp chất đồng tạo thành Kết phù hợp với phần trăm khối lượng nguyên tố công thức muối thu Thử hoạt tính kháng nấm vi khuẩn Hoạt tính kháng nấm: Đồng (II) xitrat thể khả ức chế chủng nấm Sclerotium rolfsii Fusarium oxysporum nồng độ 1.000 ppm Đây loại nấm khó bị ức chế, khả phịng trừ thực tế 64(11) 11.2022 Hình Khả ức chế đồng (II) xitrat Sclerotium rolfsii Fusarium oxysporum thời điểm 1, ngày ni cấy Hoạt tính kháng khuẩn gây bệnh hại trồng: Các hợp chất chứa đồng (II) biết tới có khả ức chế gây độc với tế bào vi khuẩn tương tác tĩnh điện ion Cu2+ bề mặt tế bào tích điện tích (-) từ nhóm carboxylic lớp lipoprotein bề mặt vi khuẩn lớp peptidoglycans thành tế bào Trong tế bào, Cu2+ bị khử thành Cu+ gây độc với tế bào cách liên kết với enzyme chứa nhóm sulhydryl, hydroxyl, amino carboxyl thành phức làm bất hoạt enzyme trình trao đổi chất tế bào dẫn đến gây chết tế bào vi sinh vật Ngoài ra, Cu+ làm tế bào vi khuẩn sinh gốc tự bên tế bào dẫn tới gây chết tế bào Trong nghiên cứu này, quan sát từ kết thử nghiệm với vi khuẩn đĩa thạch cho thấy, đồng (II) xitrat có hoạt tính kháng lại loại vi khuẩn X axonopodis, Ralstonia solanacearum Clavibacter michiganensis subsp michiganensis với hoạt lực mạnh 1000 ppm X axonopodis Clavibacter michiganensis subsp michiganensis vi khuẩn gram dương, khả kháng vi khuẩn mạnh với vi khuẩn C michiganensis subsp michiganensis, với đường kính kháng khuẩn lên tới 20 mm (bảng hình 6) 42 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ /Kỹ thuật hóa học Bảng Khả ức chế đồng (II) xitrat vi khuẩn X axopopdis, R solanacearum C michiganensis subsp michiganensis (quan sát vòng vô khuẩn sau ngày nuôi cấy) Loại vi khuẩn Nồng độ mg/ml Đường kính vịng kháng khuẩn (mm) X axonopodis R solanacearum 15 C michiganensis subsp michiganensis 20 [3] F Behlau, et al (2020), “Diversity and copper resistance of Xanthomonas affecting citrus”, Tropical Plant Pathology, 45, pp.200-212 [4] F Behlau, et al (2012), “Copper resistance genes from different xanthomonads and citrus epiphytic bacteria confer resistance to Xanthomonas citri subsp citri”, European Journal of Plant Pathology, 133, pp.949-963 [5] P.A Abbasi, et al (2015), “Occurrence of copper-resistant strains and a shift in Xanthomonas spp causing tomato bacterial spot in Ontario”, Canadian Journal of Microbiology, 61, pp.753-761 [6] F.M Fishel (2017), “Pesticide Toxicity Profile: Copper-Based Pesticides”, University of Florida/IFAS Extension, pp.1-4 Hình Vịng kháng khuẩn với vi khuẩn X axonopodis (A), R solanacearum (B) C michiganensis subsp michiganensis (C) Hoạt tính kháng nấm vi khuẩn đồng (II) xitrat quan sát ấn tượng phổ tác dụng rộng chất Đặc biệt, mẫu chất có tác động mạnh lên vi khuẩn gây bệnh R solanacearum C michiganensis subsp michiganensis; loại vi khuẩn gây bệnh héo xanh thối loét khó chữa cà chua Kết luận Trong nghiên cứu này, phản ứng tổng hợp đồng (II) xitrat từ chất đầu đồng (II) sulfate natri xitrat điều kiện tối ưu với nhiệt độ 70oC tỷ lệ mol 1,5/1 thu sản phẩm Cu3(C6H5O7)2 với hiệu suất phản ứng đạt 81,3% Sử dụng phương pháp phân tích xác định hợp chất tạo thành hợp chất đồng (II) xitrat Kết thử hoạt tính sinh học cho thấy, đồng (II) xitrat có hoạt tính ức chế chủng nấm Sclerotium rolfsii (SR-BV) gây bệnh héo rũ gốc mốc trắng Fusarium oxysporum (FOAH) gây bệnh héo vàng, héo rũ, chết vàng, thối khô củ chủng vi khuẩn: X axonopodis, R solanacearum C michiganensis subsp michiganensis Với hoạt tính này, nghiên cứu sử dụng đồng (II) xitrat để làm hoạt chất BVTV chống số bệnh khó chữa cà chua gây chủng nấm vi khuẩn khảo sát Lời cảm ơn Cơng trình thực với hỗ trợ kinh phí đề tài mã số 01/2020/HĐ-NCKHNA Các tác giả xin trân trọng cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Rusjan (2012), “Copper in horticulture”, Fungicides for Plant and Animal Diseases, 13, pp.257-277 [2] J.R Lamichhane, et al (2018), “Thirteen decades of antimicrobial copper compounds applied in agriculture: A review”, Agronomy for Sustainable Development, 38, DOI: 10.1007/s13593-018 64(11) 11.2022 [7] V Husak (2015), “Copper and copper-containing pesticides: Metabolism, toxicity and oxidative stress”, Journal of Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, 2, pp.38-50 [8] V Sinisi, et al (2019), “A green approach to copper-containing pesticides: Antimicrobial and antifungal activity of brochantite supported on lignin for the development of biobased plant protection products”, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 7, pp.3213-3221 [9] N Kaewchangwat, et al (2017), “Synthesis of copper-chelates derived from amino acids and evaluation of their efficacy as copper source and growth stimulator for Lactuca sativa in nutrient solution culture”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65, pp.9828-9837 [10] Phạm Trung Hiếu (2021), "Thành phần hóa học hoạt tính in vitro kháng nấm Colletotrichum spp gây bệnh thán thư trồng dầu nghệ (Curcuma longa L.)", Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam B, 63(6), tr.6-10 [11] https://edu.rsc.org/download?ac=12720 [12] A Doyle, et al (2000), “Anhydrous copper(II) hexanoate from cuprous and cupric oxides - The crystal and molecular structure of Cu2(O2CC5H11)4”, Polyhedron, 19, pp.2621-2627 [13] K Wojciechowski, et al (2009), “Azacrown ether-copper(ii)hexanoate complexes - From monomer to 1-D metal organic polymer”, Dalton Transactions, 7, pp.1114-1122 [14] S.B Rahardjo, et al (2018), “Synthesis and characterization of tetrakis(2-amino-3-methylpyridine)copper(II) sulfate tetrahydrate”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 349, DOI: 10.1088/1757-899X/349/1/012056 [15] S Sobel, et al (2010), “The complexation of aqueous metal ions relevant to biological applications - Reactions of copper(II) citrate and copper(II) succinate with selected amino acids”, Chemical Speciation & Bioavailability, 22, pp.109-114 [16] Y Hamada, et al (2015), “Cu2+-citrate dimer complexes in aqueous solutions”, Journal of Basic & Applied Sciences, 11, pp.583-589 [17] A Palčić, et al (2014), “Crystal structure of copper(II) citrate monohydrate solved from a mixture powder X-ray diffraction pattern”, Powder Diffraction, 29, pp.28-32 43 ... Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình 1.1 Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình Quy trình tổng hợp tinh chế đồng (II) xitrat... hợp tinh chế đồng (II) xitrat Hình tổng chế (II) xitrat Hình1.1.Quy Quytrình trình tổng hợpvàtrình vàtinh tinh ch? ?đồng đồng (II) xitrat Bảng Tỷ lệ mol tiền chất tham gia phản ứng Hình 1 .tổng Quy... phân tích xác định hợp chất tạo thành hợp chất đồng (II) xitrat Kết thử hoạt tính sinh học cho thấy, đồng (II) xitrat có hoạt tính ức chế chủng nấm Sclerotium rolfsii (SR-BV) gây bệnh héo rũ gốc