Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http //www lrc tnu edu vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊ[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHƯNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHƯNG Chun ngành: HĨA VƠ CƠ Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Hương Giang XÁC NHẬN CỦA KHOA VÀ CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TRƢỞNG KHOA HÓA HỌC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS Lê Hữu Thiềng i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo-PGS.TS.Lê Hữu Thiềngngười tận tình chu đáo giúp đỡ em suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng quản lý đào tạo Sau Đại học, Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên; phòng máy quang phổ, phòng thử hoạt tính sinh học Viện Hóa học - Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam; phịng thí nghiệm Hóa lý trường Đại Học Sư Phạm I Hà Nội; phòng phân tích Hóa học- viện Khoa học Sự sống trung tâm Học liệu Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo cán phịng thí nghiệm Khoa Hóa học, Khoa Sinh - KTNN Trường ĐHSP Thái Nguyên bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Cùng với biết ơn sâu sắc xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng ĐT -NCKH trường CĐSP Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ động viên suốt trình học tập nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2014 Tác giả Nguyễn Hương Giang ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục biểu bảng iv Danh mục hình v Danh mục chữ viết tắt vi MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược nguyên tố đất (NTĐH) khả tạo phức chúng 1.1.1 Sơ lược NTĐH 1.1.2 Sơ lược nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini 1.1.3 Khả tạo phức NTĐH 1.2 Giới thiệu aminoaxit, L-serin 1.2.1 Giới thiệu aminoaxit 1.2.2 Giới thiệu L-serin 1.3 Sự tạo phức aminoaxit với NTĐH 10 1.4 Hoạt tính sinh học NTĐH phức chất NTĐH với aminoaxit 11 1.4.1 Hoạt tính sinh học NTĐH 11 1.4.2 Hoạt tính sinh học phức chất NTĐH với α - aminoaxit 13 1.5 Giới thiệu lúa, protein enzim số chủng vi sinh vật kiểm định 15 1.5.1 Cây lúa 15 1.5.2 Protein enzim 15 1.5.3 Giới thiệu số chủng vi sinh vật kiểm định 17 1.6 Một số phương pháp nghiên cứu phức rắn 18 1.6.1 Phương pháp phân tích nhiệt 18 1.6.2 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 19 1.6.3 Phương pháp đo độ dẫn điện 20 iii Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 22 2.1 Hóa chất thiết bị 22 2.1.1 Hóa chất 22 2.1.2 Thiết bị 23 2.2 Tổng hợp nghiên cứu phức chất số NTĐH với L-serin 23 2.2.1 Tổng hợp phức chất 23 2.2.2 Xác định thành phần phức chất thu 24 2.2.3 Nghiên cứu phức chất phương pháp phân tích nhiệt 25 2.2.4 Nghiên cứu phức chất phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 28 2.2.5 Nghiên cứu phức chất phương pháp đo độ dẫn điện 31 2.3 Bước đầu thăm dị hoạt tính sinh học số phức chất NTĐH với L-serin 32 2.3.1 Thăm dò ảnh hưởng nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến nảy mầm phát triển mầm hạt thóc 32 2.3.2 Thăm dò ảnh hưởng nồng độ phức chất đến số tiêu sinh hóa có mầm hạt thóc 37 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 49 DANH MỤC BIỂU BẢNG Trang Bảng 1.2: Các thông số nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu Gd [6, 8, 15] Bảng 2.1 Thành phần (%)các NTĐH, C, N, Cl phức chất 25 Bảng 2.2 Kết phân tích nhiệt phức chất 27 Bảng 2.3 Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm-1) L-serin phức chất 30 Bảng 2.4 Độ dẫn điện mol μ ( 1.cm mol 1 ) dung dịch nước 25 ± 0,5 0C 32 Bảng 2.5 Ảnh hưởng nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến nảy mầm hạt thóc 33 Bảng 2.6 Ảnh hưởng phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 L-serin đến nảy mầm hạt thóc 34 Bảng 2.7 Ảnh hưởng nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến phát triển mầm hạt thóc 34 Bảng 2.8 Ảnh hưởng phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 L-serin đến phát triển mầm hạt thóc 36 Bảng 2.9 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào khối lượng protein 38 Bảng 2.10 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ tyrosin 39 Bảng 2.11: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào khối lượng tinh bột 39 Bảng 2.12 Ảnh hưởng nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng protein mầm hạt thóc 41 Bảng 2.13 Ảnh hưởng nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng proteaza mầm hạt thóc 42 Bảng 2.14 Ảnh hưởng nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng αamilaza mầm hạt thóc 43 Bảng 2.15 Kết thử hoạt tính kháng sinh phức chất 44 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Giản đồ phân tích nhiệt phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O 26 Hình 2.2 Giản đồ phân tích nhiệt phức chất Gd(Ser)3Cl3.3H2O 26 Hình 2.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại L-serin 29 Hình 2.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại phức Eu(Ser)3 Cl3.3H2O 29 Hình 2.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại phức Gd(Ser)3 Cl3.3H2O 30 Hình 2.6 Ảnh hưởng nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến phát triển mầm hạt thóc 35 Hình 2.7 Ảnh hưởng phức chất phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 L-serin đến phát triển mầm hạt thóc 37 Hình 2.8 Đường chuẩn xác định protein 38 Hình 2.9 Đường chuẩn xác định proteaza 39 Hình 2.10: Đường chuẩn xác định α-amilaza 40 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ NTĐH Nguyên tố đất Ln Lantanit Ln3+ Ion Lantanit Ser L-serin His L-histidin Asp Axit L-aspartic leu Lơxin DTPA Đietylen triamin pentaaxetic IR Infared (hồng ngoại) 10 DTA Differential thermal analysis 11 TGA Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis 12 ADN Acid Deoxyribo Nucleic vi MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nguyên tố đất (NTĐH) phức chất chúng với amino axit ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác công nghiệp, nông nghiệp, công nghệ sinh học, y dược… Các amino axit hợp chất tạp chức có khả tạo phức tốt với nhiều ion kim loại Dạng L(- ) amino axit có hoạt tính sinh học có vai trị quan trọng sống Các ion đất có hoạt tính sinh học với hàm lượng nhỏ không độc thể sinh vật Qua tài liệu tham khảo cho thấy phức chất NTĐH với phối tử khác có hoạt tính sinh học khác Phức chất NTĐH với phối tử amino axit đa dạng phong phú, có nhiều cơng trình nghiên cứu phức chất đất với phối tử khác L-lơxin, L-phenylalanin, L-trytophan Tuy nhiên cơng trình nghiên cứu chưa phủ kín amino axit có phối tử L-serin Trên sở đó, tơi lựa chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất với L-serin bước đầu thăm dị hoạt tính sinh học chúng” I Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp phức rắn số NTĐH với L-serin - Nghiên cứu phức chất phương pháp vật lí hóa lí - Tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học số phức chất tổng hợp II Nội dung nghiên cứu Tổng hợp phức chất Pr, Nd, Sm, Eu, Gd với L-serin Xác định thành phần phức chất: kim loại, nitơ, cacbon, clo Nghiên cứu cấu trúc phức chất tổng hợp phương pháp phổ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt, đo độ dẫn điện Thử hoạt tính sinh học số phức chất tổng hợp mầm hạt thóc số vi sinh vật kiểm định Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược nguyên tố đất (NTĐH) khả tạo phức chúng 1.1.1 Sơ lược NTĐH 1.1.1.1 Đặc điểm chung NTĐH Các NTĐH bao gồm: nguyên tố thuộc nhóm IIIB bảng tuần hồn ngun tố hóa học scandi (Sc, Z=21), ytri (Y, Z=39), lantan (La, Z=57) 14 nguyên tố thuộc họ lantanit (Ln) xeri (Ce, Z=58), praseodim (Pr, Z=59), neodim (Nd, Z=60), prometi (Pm, Z=61), samari (Sm, Z=62), europi (Eu, Z=63), gadolini (Gd, Z=64), tecbi (Tb, Z=65), dysprosi (Dy, Z=66), honmi (Ho, Z=67), ecbi (Er, Z=68), tuli (Tm, Z=69), ytecbi (Yb, Z=70) lutexi (Lu, Z=71) Tất nguyên tố có khả tồn tự nhiên, riêng nguyên tố Pm có tính phóng xạ Ion Y3+ có bán kính xấp xỉ ion Tb3+ Dy3+, ytri thường gặp khống sản lantanit nhóm nặng Scanđi có tính chất hóa học chiếm vị trí trung gian nhơm, ytri lantanit Do đó, ytri scanđi xem thuộc NTĐH Cấu hình electron chung nguyên tử nguyên tố lantanit là: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2 n nhận giá trị từ ÷ 14 m nhận giá trị Dựa vào cấu tạo cách điền eletron vào obitan 4f, nguyên tố lantanit thường chia thành nhóm: La 4f05d1 Nhóm xeri Nhóm tecbi Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f75d1 Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14 4f145d1 Các nguyên tố đất có phân lớp 4f điền electron Năng lượng tương đối obitan 4f 5d gần electron dễ điền vào obitan Tất nguyên tử nguyên tố từ La đến Lu khơng có electron obitan 5d (trừ La, Gd, Lu) Khi bị kích thích lượng nhỏ, hai electron obitan 4f (thường một) nhảy sang obitan 5d, electron lại bị electron 5s25p6 chắn với tác dụng bên ngồi nên khơng có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất đa số lantanit Như vậy, tính chất các lantanit định chủ yếu electron phân lớp 5d16s2 Các lantanit giống với nhiều nguyên tố d nhóm IIIB có bán kính ngun tử ion tương đương [9] Sự khác cấu trúc nguyên tử lớp thứ ba từ ngồi vào ảnh hưởng đến tính chất hóa học ngun tố nên lantanit giống 1.1.1.2 Tính chất chung NTĐH * Tính chất vật lý Các NTĐH kim loại mềm, có màu trắng bạc (riêng Pr, Nd có màu vàng nhạt, trạng thái bột có màu xám đen) Tương đối mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, độ cứng tăng theo số hiệu nguyên tử Các NTĐH có độ dẫn điện tương đương thủy ngân(Hg) Có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi tăng theo chiều tăng điện tích hạt nhân, nhiên chúng thay đổi khoảng rộng so với giá trị ngun tố thơng thường (riêng Eu Yb có giá trị cực tiểu) * Tính chất hóa học Các lantanit kim loại hoạt động, kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ Các NTĐH nhóm nhẹ hoạt động NTĐH nhóm nặng, chúng dễ bị oxi hóa: Ln + xH2O [Ln(H2O)x]3+ + 3e (mơi trường axit) Ln + 3OH- Ln(OH)3 + 3e (môi trường kiềm) Kim loại dạng bền không khí, khơng khí ẩm tác dụng với nước khí cacbonic Ở 200 - 4000 C, lantanit cháy khơng khí tạo oxit nitrua Tác dụng với halogen nhiệt độ không cao, tác dụng với N2, C, S, Si, P, H2 đun nóng Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng giải phóng H2 Tan dễ dàng dung dịch axit HCl, HNO3, tan axit HF, H3PO4 Không tan kiềm kể đun nóng Ở nhiệt độ cao, lantanit khử oxit nhiều kim loại, ví dụ: oxit sắt, oxit mangan,… Ce nóng đỏ khử CO, CO2 thành C [9] Ngồi tính chất đặc biệt giống nhau, lantanit có tính chất không giống nhau, từ Ce đến Lu số tính chất biến đổi số tính chất biến đổi tuần hoàn Sự biến đổi tính chất chúng giải thích co lantanit việc điền electron vào obitan 4f Co lantanit giảm bán kính nguyên tử theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử Electron hóa trị lantanit chủ yếu electron 5d16s2 nên số oxi hóa bền đặc trưng chúng + Tuy nhiên, số nguyên tố có số oxi hóa thay đổi Ce (4f25d06s2), Pr (4f35d06s2), Tb (4f95d06s2), Dy (4f105d06s2) ngồi số oxi hóa + electron obitan 4f chuyển sang obitan 5d, có số oxi hóa đặc trưng + electron obitan 4f chuyển sang obitan 5d Ngược lại Eu (4f75d06s2), Sm (4f65d06s2), Tm (4f135d06s2), Yb (4f145d06s2) số oxi hóa + cịn có số oxi hóa + [13] Khả tạo phức NTĐH nhóm nhẹ tốt so với nguyên tố nhóm nặng 1.1.2 Sơ lược nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini Các nguyên tố prazeođim (Pr), Neođim (Nd), samari (Sm), europi (Eu), gađolini (Gd) thuộc nhóm NTĐH nhẹ (nhóm xeri) Một số thơng số nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu Gd đưa bảng 1.2 Bảng 1.2 Các thông số nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu Gd [9, 12] NTĐH Prazeođim Thông số Khối lƣợng nguyên tử (đvC) Neođim Samari Europi Gađolini 59Pr 60Nd 62Sm 63Eu 64Gd 140,91 144,24 150,36 151,96 157,25 Cấu hình electron [Xe]4f36s2 [Xe]4f46s2 [Xe]4f66s2 [Xe]4f76s2 [Xe]4f75d16s2 Màu Xám trắng Trắng bạc Trắng bạc Trắng bạc Trắng bạc Trạng thái vật chất Chất rắn Chất rắn Chất rắn Chất rắn Chất rắn Nhiệt độ nóng chảy (°C) 935 1024 1072 826 1312 Nhiệt độ sôi (°C) 3017 3210 1794 1529 3273 Mức oxi hóa +3, +4 +3 +3, +2 +3, +2 +3, +2 1,13 1,14 1,10 1,22 1,20 I1 527 565,8 544,5 547,1 593,4 I2 1020 1110 1070 1085 1170 I3 2086 2114 2260 2404 1990 Lục phương Lục phương Lục phương Lục phương Lục phương Độ âm điện (thang Pauling) Năng lƣợng ion hóa (kJmol−1) Cấu trúc tinh thể Tính chất hóa học nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu Gd: Các NTĐH thường bị thụ động hóa nước nguội, không phản ứng với kiềm, hidrat amoniac Là chất khử mạnh, bị nước nóng oxi hóa, phản ứng với axit Một số phản ứng: 2Ln + 6H2O(nóng) 2Ln(OH)3 + 3H2 2Ln + 6HCl(loãng) 2LnCl3 + + 3H2 Ln + 6HNO3(đặc) Ln(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 350 C 12Ln + 11O2 2Ln6O11 2Ln + 3Cl2 2LnCl3 3000 C 500800 C 2Ln + 3S Ln2S3 1.1.3 Khả tạo phức NTĐH So với nguyên tố họ d, khả tạo phức NTĐH hơn, electron f bị chắn electron 5s25p6 ion Ln3+ có kích thước lớn làm giảm lực hút tĩnh điện chúng với phối tử Vì khả tạo phức NTĐH tương đương kim loại kiềm thổ Lực liên kết phức chất chủ yếu lực hút tĩnh điện Giống với ion Ca2+, ion Ln3+ tạo với phối tử vô thông thường Cl-, CN-, NH3, NO3-, SO42-,… phức chất không bền Trong dung dịch lỗng phức chất phân li hồn tồn, dung dịch đặc chúng kết tinh dạng muối kép Với phối tử hữu cơ, đặc biệt phối tử có dung lượng phối trí lớn điện tích âm lớn, ion đất tạo với chúng phức chất bền Ví dụ phức chất NTĐH với etylen điamin tetraaxetic (EDTA) giá trị lgβ (β số bền) vào khoảng 15÷19, với đietylen triamin pentaaxetic (DTPA) khoảng 22 ÷ 23 [12] Sự tạo thành phức bền ion Ln3+ với phối tử hữu giải thích theo hai yếu tố: Một hiệu ứng chelat (hiệu ứng vịng) có chất entropi (q trình tạo phức vịng gắn liền với tăng entropi) Ví dụ với phối tử DTPA phản ứng tạo phức với Ln3+ xảy ra: Ln(H2O)n3+ + DTPA → Ln(H2O)n-8DTPA2- + 8H2O (bỏ qua cân điện tích) Trong hệ phức trên, trình phản ứng làm tăng số tiểu phân từ đến 9, tăng entropi hệ, trình tạo phức thuận lợi entropi Sự tăng số tiểu phân nhiều phức bền, phối tử có dung lượng phối trí lớn hiệu ứng vòng lớn Với phối tử axit imino điaxetic (IMDA) phản ứng tạo phức với Ln3+ xảy ra: Ln(H2O)n3+ + 3IMDA → Ln(H2O)n-9IMDA33- + 9H2O (bỏ qua cân điện tích) Đối với trường hợp này, số tiểu phân tăng từ đến 10, tăng entropi, phức tạo thành bền bền so với phức DTPA Hai liên kết ion đất phối tử chủ yếu mang chất liên kết ion Vì điện tích âm phối tử lớn, tương tác tĩnh điện phối tử với ion kim loại (ion đất hiếm) mạnh phức tạo thành bền Đối với phối tử chứa nguyên tử liên kết tạo phức khác nhau, tương tác ion Ln3+ với nguyên tử theo thứ tự O>N>S (giống với ion kim loại kiềm thổ) Điều khác với ion kim loại chuyển tiếp họ d Ở kim loại chuyển tiếp họ d thứ tự tương tác N>S>O S>N>O Đặc thù tạo phức ion đất có số phối trí cao thay đổi Trước người ta cho ion đất có số phối trí nghiên cứu sau chứng minh số phối trí ion đất nhiều trường hợp khác số phối trí khơng phải đặc trưng mà 7, 8, 9, 10, 11 12 Ví dụ số phối trí phức chất [Ln(dixet)4-, Ln(NTA)23- ; số phối trí phức chất [Ln(H2O)9]3+; số phối trí 10 phức chất HLnEDTA.4H2O; số phối trí 11 có phức chất Ln(Leu)4(NO3)3 số phối trí 12 Ln2(SO4)3.9H2O Một ngun nhân làm cho NTĐH có số phối trí thay đổi ion đất có bán kính lớn Số phối trí cao thay đổi ion đất phức chất gắn liền với chất ion liên kết kim loại - phối tử (tính khơng bão hịa, khơng định hướng liên kết) phức chất Bản chất gắn liền với việc obitan 4f ion đất chưa lấp đầy, bị chắn mạnh electron 5s 5p, cặp electron phối tử phân bố obitan Tuy nhiên số phức chất NTĐH, liên kết NTĐH với nguyên tử cho electron phối tử mang phần đặc tính liên kết cộng hóa trị [13] Do đặc thù tạo phức có số phối trí cao nên ion Ln3+ có khả tạo phức chất hỗn hợp với phối tử có dung lượng phối trí thấp mà với phối tử có dung lượng phối trí cao Trong nhiều trường hợp phối tử có dung lượng phối trí cao khơng lấp đầy tồn cầu phối trí ion đất mà vị trí lại chiếm phân tử nước vị trí bị phân tử ''cho'' phối tử khác vào thay Đã có số cơng trình nghiên cứu phức chất cacboxylat đất dạng phức đơn phối tử phức hỗn hợp phối tử [7, 8] 1.2 Giới thiệu aminoaxit, L-serin 1.2.1 Giới thiệu aminoaxit Aminoaxit hợp chất tạp chức vừa có nhóm cacboxyl (-COO-), vừa có nhóm amin (-NH2) Ngồi hai nhóm chức nhiều aminoaxit cịn chứa nhóm khác như: -OH, -SH… Dựa vào cấu tạo, aminoaxit chia làm hai loại: aminoaxit mạch khơng vịng aminoaxit thơm Đối với aminoaxit mạch khơng vịng, tùy theo vị trí nhóm amino so với nhóm cacboxyl mạch cacbon người ta phân biệt , , , aminoaxit NH2 NH2 R – CH – COOH R – CH – CH2 – COOOH - aminoaxit - aminoaxit Với aminoaxit, dựa vào số lượng nhóm -NH2 nhóm -COO- phân tử mà người ta lại phân biệt: - Aminoaxit trung tính (monoamino monocacboxyl) - Aminoaxit axit (monoamino đicacboxyl) - Aminoaxit bazơ (điamino monocacboxyl) Các - aminoaxit hợp phần protein, chúng tham gia vào trình sinh hóa quan trọng [2] Trừ glixin, tất - aminoaxit có tính quang hoạt Trong phân tử aminoaxit có đồng thời nhóm cacboxyl nhóm amin làm cho aminoaxit có tính lưỡng tính Trong dung mơi nước aminoaxit tồn chủ yếu dạng ion lưỡng cực: R – CH – COO- R – CH – COOH NH2 NH3+ Tùy thuộc vào giá trị pH mơi trường mà ion lưỡng cực chuyển thành ion mang điện âm dương Giá trị pH mơi trường mà aminoaxit khơng bị chuyển tác dụng điện trường gọi điểm đẳng điện aminoaxit, kí hiệu pI Các aminoaxit khác có giá trị pI khác nhau, cụ thể: - Aminoaxit có tính axit: pI = 3,0 3,2 - Aminoaxit trung tính: pI = 5,6 7,0 - Aminoaxit có tính bazơ: pI = 9,7 10,8 Với aminoaxit trung tính có nhóm R khơng mang điện pI xác định trung bình cộng giá trị pKb nhóm cacboxyl Tùy thuộc vào pH môi trường mà aminoaxit tồn dạng khác Hầu hết - aminoaxit tan tốt dung môi phân cực amoniac, nước, tan dung môi không phân cực phân cực [10] Các aminoaxit có vai trị đặc biệt quan trọng ngun liệu q trình tổng hợp protein có hoạt tính sinh học khác 1.2.2 Giới thiệu L-serin Serin aminoaxit có R phân cực, khơng tích điện, 20 aminoaxit có protein Cơng thức phân tử: C3H7NO3 Tên quốc tế là: 2-amino-3-hydroxypropanoic axit Viết tắt: Ser Khối lượng mol phân tử: 105,09 g.mol-1 Công thức cấu tạo: NH2 HO – CH2 – CH – COOH + Trong mơi trường axit có cân bằng: NH3+ NH2 HO – CH2 – CH – COOH + H+ HO – CH2 – CH – COOH + Trong mơi trường kiềm có cân bằng: NH3+ NH2 HO – CH2 – CH – COOH + OH- HO – CH2 – CH – COO- + H2O Vì phân tử có nhóm cacboxyl nên người ta thường kí hiệu HSer, mơi trường axit H2Ser+ Serin tinh thể màu trắng, có vị lợ khơng tan ete, tan rượu tan tốt nước (độ tan 200C: 250mg/ml) tạo mơi trường axit yếu, pKa = 2,21, nhiệt độ nóng chảy 2460C [1] Serin đóng vai trị quan trọng chức xúc tác nhiều enzim, axit amin thiết yếu q trình chuyển hóa chất béo axit béo tăng trưởng bắp có vai trị giúp globulin miễn dịch kháng thể sản xuất, trì hệ thống miễn dịch khỏe mạnh [21] 1.3 Sự tạo phức aminoaxit với NTĐH Một hợp chất hữu tạo phức bền với NTĐH aminoaxit Có nhiều quan điểm khác tạo phức NTĐH aminoaxit: Theo tác giả L.A Trugaep phức chất kim loại với aminoaxit, liên kết tạo thành đồng thời với nhóm cacboxyl nhóm amino Tùy theo xếp tương hỗ nhóm mà phức chất tạo thành hợp chất vịng có số cạnh khác (hợp chất chelat) 3, 4, 5, cạnh… Độ bền phức chất phụ thuộc vào số cạnh, vịng 5, cạnh bền E.O Zeviagiep cho phản ứng không xảy mơi trường axit trung tính, tạo thành hợp chất vòng xảy kiềm hóa dung dịch Tuy nhiên pH cao xảy phân hủy phức tạo thành hiđroxit đất [13] Phức tạo NTĐH aminoaxit dung dịch thường phức bậc Sự tạo thành phức bậc xác nhận nghiên cứu tương tác NTĐH với glyxin alanin phương pháp đo độ dẫn điện riêng Đối với aminoaxit, anion aminoaxit H2NCHRCOO- chứa nhóm cho electron (N: , O: , O=) oxi nhóm xeton liên kết với ion kim loại với nhóm kia, liên kết tạo vịng cạnh khơng bền Đối với aminoaxit có nhóm chức mạch nhánh, nhóm chức mang điện tích dương, ví dụ acginat độ bền phức giảm chút đẩy tĩnh điện Nếu nhóm mang điện tích âm glutamat chúng tham gia tạo liên kết để tạo thành phức chất hai nhân bền (một phân tử nước đóng vai trị cầu nối) [13] 10 Một nhóm tác giả khác nghiên cứu tạo phức axit L–aspartic với NTĐH nhẹ, theo kết nghiên cứu cho thấy phân tử axit L–aspartic sử dụng nhóm -NH2 nhóm -COOH để liên kết Liên kết thứ thực qua nguyên tử nitơ nhóm -NH2 theo chế cho - nhận, liên kết thứ hai liên kết qua nguyên tử oxi nhóm -COOH lại có đặc tính ion nhiều Trong năm gần có số cơng trình nghiên cứu phức NTĐH với amino axit [17, 19, 22, 23, 25, 27, 28] Luận văn đề cập đến vấn đề tổng hợp, nghiên cứu phức chất Pr3+, Nd3+, Sm3+,Eu3+, Gd3+ với L-serin 1.4 Hoạt tính sinh học NTĐH phức chất NTĐH với aminoaxit 1.4.1 Hoạt tính sinh học NTĐH Theo kết luận nhà khoa học, đất ngày trở nên quan trọng thiếu việc phát triển sản phẩm công nghệ tiên tiến Các kim loại coi vũ khí kinh tế kỉ XXI Đất khống sản chiến lược có giá trị đặc biệt khơng thể thay đóng vai trị quan trọng lĩnh vực: điện tử, kĩ thuật nguyên tử, chế tạo máy, cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp hạt nhân, cơng nghệ thơng tin, quốc phịng, hàng khơng vũ trụ đến lĩnh vực luyện kim chăn nuôi, trồng trọt Các nhà phân tích nói khơng có kim loại này, nhiều kinh tế đại ngừng vận hành [21] Các NTĐH có thành phần số hợp kim làm tăng thêm tính chất quý báu kim loại, dùng để sản xuất gang biến tính, thép đặc biệt, Tecbi dùng làm chất hoạt hóa chất phát quang, vật liệu laze Dysprozi sử dụng, kết hợp với vanadi nguyên tố khác, để chế tạo vật liệu laze Một số NTĐH có tiết diện bắt nơtron lớn nên dùng hấp thụ nơtron lò phản ứng hạt nhân Một số hợp kim samari: SmCo6, SmFeCu có từ tính mạnh (mạnh gấp - lần nam châm làm sắt) dùng làm nam châm với ưu điểm vừa nhẹ, giá thành lại hạ (giá thành giảm tới 50 %) 11 ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN HƢƠNG GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHƯNG... đích nghiên cứu - Tổng hợp phức rắn số NTĐH với L-serin - Nghiên cứu phức chất phương pháp vật lí hóa lí - Tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học số phức chất tổng hợp II Nội dung nghiên cứu Tổng. .. trình nghiên cứu chưa phủ kín amino axit có phối tử L-serin Trên sở đó, tơi lựa chọn đề tài: ? ?Tổng hợp, nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất với L-serin bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học chúng”