Tổng hợp, nghiên cứu, thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất một số nguyên tố đất hiếm với Axit L Glutamic và O Phenantrolin

LỜI CAM ĐOAN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THỊ HOÀI ÁNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU, THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI AXIT L-GLUTAMIC VÀ O-PHENANTROLIN Chuyên ngành : Hoá vô cơ Mã số: 60. 44. 0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG THÁI NGUYÊN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng người thầy đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lí đào tạo Sau đại học, các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hóa học trường ĐHSP Thái Nguyên, Phòng máy quang phổ hồng ngoại, Phòng thử hoạt tính sinh học - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, phòng thí nghiệm Hóa lý trường Đại học Sư phạm I Hà Nội, phòng phân tích Hóa học - viện Khoa học Sự sống và Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thị Hoài Ánh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Thị Hoài Ánh Xác nhận của trưởng khoa chuyên môn Xác nhận của giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Thị Hiền Lan PGS. TS. Lê Hữu Thiềng i MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục i Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ii Danh mục các bảng iii Danh mục các hình iv MỞ ĐẦU 1 Chƣơng1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Giới thiệu chung 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. Sơ lược về các nguyên tố Lantan, Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini 10 1.1.4. Trạng thái tự nhiên và ứng dụng của các NTĐH 13 1.2. Giới thiệu về aminoaxit, axit L-Glutamic 16 1.2.1. Giới thiệu về aminoaxit 16 1.2.2. Giới thiệu về axit L-Glutamic 18 1.3. Giới thiệu về o-phenantrolin 20 1.4. Khả năng tạo phức của các NTĐH với các aminoaxit 22 1.4.1. Khả năng tạo phức của các NTĐH 22 1.4.2. Khả năng tạo phức của các NTĐH với các aminoaxit 24 1.5. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các aminoaxit 25 1.6. Một số phương pháp nghiên cứu phức chất rắn 27 1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt 27 1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 28 1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện 30 ii 1.7. Giới thiệu về các chủng vi sinh vật kiểm định 31 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 2.1. Thiết bị và hóa chất 33 2.1.1. Thiết bị 33 2.1.2. Hóa chất 33 2.2. Tổng hợp và xác định thành phần của các phức chất 34 2.2.1. Tổng hợp các phức chất 34 2.2.2. Xác định thành phần của các phức chất 35 2.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt 36 2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 42 2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện 49 2.6. Thăm dò tính kháng khuẩn, kháng nấm của một số phức rắn tổng hợp được 50 2.6.1. Môi trường nuôi cấy 50 2.6.2. Cách tiến hành 50 2.6.3. Kết quả 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 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 3+ Ion lantanit 3 Glu L-Glutamic 4 Phen o-phenantrolin 5 DMSO đimetyl sunphoxit 6 DTPA đietylen triamin pentaaxetic 7 IR Infared (hồng ngoại) 8 DTA Differential thermal analysis (phân tích nhiệt vi phân) 9 TGA Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis (phân tích trọng lượng nhiệt) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các phân nhóm của dãy nguyên tố đất hiếm[14] 4 Bảng 1.2: Thông số cơ bản của các nguyên tố La, Pr, Nd, Sm, Eu và Gd 13 Bảng 2.1. Hàm lượng (%) của Ln, C, N trong các phức chất 36 Bảng 2.2: Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất 41 Bảng 2.3: Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm -1 ) của axit L-Glutamic, o-phenantrolin và các phức chất 47 Bảng 2.4. Độ dẫn điện mol μ ( molcm 21  1 ) của các dung dịch trong DMSO ở 25 ± 0,5 0 C. 49 Bảng 2.5: Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của mẫu thử 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Ảnh tinh thể các nguyên tố La, Pr, Nd, Sm, Eu và Gd 10 Hình 2.1: Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất [La(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 37 Hình 2.2: Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất [Pr(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 37 Hình 2.3: Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất [Nd(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 38 Hình 2.4: Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất [Sm(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 38 Hình 2.5: Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất [Eu(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 39 Hình 2.6: Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất [Gd(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 39 Hình 2.7: Phổ IR của L-Glutamic 43 Hình 2.8: Phổ IR của o-phenantrolin 43 Hình 2.9: Phổ IR của phức chất [La(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 44 Hình 2.10: Phổ IR của phức chất [Pr(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 44 Hình 2.11: Phổ IR của phức chất [Nd(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 45 Hình 2.12: Phổ IR của phức chất [Sm(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 45 Hình 2.13: Phổ IR của phức chất [Eu(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 46 Hình 2.14: Phổ IR của phức chất [Gd(Glu) 3 Phen]Cl 3 .3H 2 O 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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. Trong những năm gần đây phức chất của nguyên tố đất hiếm (NTĐH) được nhiều nhà khoa học nghiên cứu vì ứng dụng của chúng trong các ngành công nghiệp ngày càng nhiều và hiệu quả kinh tế ngày càng tăng. Nguyên tử của các NTĐH có nhiều obitan trống, độ âm điện của chúng tương đối lớn và điện tích lớn nên chúng có khả năng tạo phức hỗn hợp với nhiều phối tử vô cơ và hữu cơ. Các amino axit là những hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử có ít nhất 2 nhóm chức: nhóm amin (- NH 2 ) và nhóm cacboxyl (- COOH), nên chúng có khả năng tạo phức chất với rất nhiều kim loại, trong đó có kim loại đất hiếm. Phức chất của các NTĐH với các amino axit đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong hóa học phân tích, trong y dược [22], [24] và trong sinh học [25],[27]… Ở Việt Nam có nguồn tài nguyên đất hiếm tương đối dồi dào, tổng trữ lượng đứng thứ 4 trên thế giới [16], [17], nằm rải rác ở các mỏ quặng nằm ở vùng Tây Bắc, đặc biệt nhiều ở Yên Bái và dạng cát đen phân bố ở ven biển miền Trung. Hiện nay các nhà khoa học Việt Nam đã tách được các nguyên tố đất hiếm đạt đến độ sạch 98-99% và ứng dụng cho nhiều ngành khác nhau trong công nghiệp [19]. Do vậy việc khai thác, sử dụng chúng đang được Nhà nước quan tâm đặc biệt. Vì vậy, việc tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số NTĐH với aminoaxit và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng tạo cơ sở khoa học cho việc sử dụng, khai thác tài nguyên thiên nhiên của Việt Nam là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu về phức đơn, phức hỗn hợp của NTĐH với phối tử vô cơ và hữu cơ khác nhau, trong đó có phức hỗn hợp của NTĐH với amino axit và o-phenantrolin đang được quan tâm. Do vậy chúng tôi thực hiện đề tài: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 “ Tổng hợp, nghiên cứu, thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất một số nguyên tố đất hiếm với axit L-Glutamic và o-phenantrolin”. Nội dung của luận văn bao gồm những phần chính sau: - Tổng hợp phức chất của một số ion đất hiếm (Ln 3+ ) với các phối tử ( L-Glutamic và o-phenantrolin) theo tỷ lệ mol Ln 3+ : Glu : Phen = 1: 3: 1 - Xác định thành phần (%) Ln, C, N và số phân tử H 2 O của các phức chất. - Nghiên cứu phức chất đã tổng hợp được bằng phương pháp phổ IR, phân tích nhiệt và đo độ dẫn điện. - Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của một số phức rắn tổng hợp được. [...]... [11] Axit L- Glutamic có giá trị pHI = 3.08 Sơ đồ ion hóa của axit L- Glutamic: COOH H2C + H3N COO COOH +OHCH2 H2C + +H CH COOH + H3N +OHCH2 H2C + +H CH COO + - H3N - COO +OHCH2 H2C + +H CH COO - - CH2 CH H2N COO - Axit L- Glutamic có khả năng t o các phức chất bền với các ion kim loại chuyển tiếp và nguyên tố đất hiếm Theo tài liệu [23] axit L- Glutamic l một phối tử rất tiềm năng với 2 đặc tính của hai... CH R COOH CH CH2 COOH H2N H2N  -aminoaxit  -aminoaxit Trong aminoaxit mạch không vòng dựa v o số l ợng nhóm -NH2 và nhóm -COO- trong phân tử mà người ta l i phân biệt: - Aminoaxit trung tính (monoamino monocacboxyl) - Aminoaxit axit (monoamino đicacboxyl) 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Aminoaxit bazơ (điamino monocacboxyl) Tất cả các aminoaxit tự... về axit L- Glutamic Axit glutamic l một trong 20 aminoaxit có trong protein Axit glutamic có 2 dạng đồng phân l dạng D -Glutamic và L- Glutamic Trong đó dạng L- Glutamic có hoạt tính nên thường được nghiên cứu nhiều hơn [3] Axit L- Glutamic l aminoaxit axit trong phân tử có 2 nhóm cacboxyl và một nhóm amin Công thức phân tử l : C5H 9O4 N (M = 147,13 đvC) Kí hiệu l : Glu 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu... 11có trong phức chất Ln(Leu)4(NO3)3 Số phối trí 12 trong Ln2(SO4)3.9H 2O Một trong những nguyên nhân l m cho các NTĐH có số phối trí thay đổi l do các ion đất hiếm có bán kính l n Số phối trí cao và thay đổi của các ion đất hiếm trong phức chất gắn liền với bản chất ion của liên kết kim loại - phối tử (tính không b o hòa, không định hướng của các liên kết) trong các phức 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu... thức cấu t o: O- Phenantrolin l chất bột màu trắng, kết tinh ở dạng monohidrat O- Phenantrolin khó tan trong nước (100g nước hòa tan 0.3g phen) O- Phenantrolin tan tốt trong ancol etylic và các axit loãng, không tan trong ete Ít bay theo hơi nước, có nhiệt độ nóng chảy l 117 oC và nhiệt độ sôi l 300oC [2] O- Phenantrolin l hợp chất chứa vòng pyriđin cũng có khả năng t o phức chất bền với kim loại chuyển... Do tính chất vật l , tính chất hóa học và tính chất địa hóa của 17 nguyên tố rất giống nhau và gây nên sự nhầm l n trong hệ thống hóa và danh pháp Để tránh nhầm l n, v o năm 1968 IUPAC đề nghị rằng các nguyên tố ''lantanit'' gồm 14 nguyên tố từ Ce đến Lu và dùng tên ' 'nguyên tố đất hiếm' ' cho các nguyên tố Sc, Y, La và 14 nguyên tố lantanit trên Lantanit đôi khi được gọi l lanthanoit, lanthanon và. .. protein và hàng loạt các aminoaxit khác như: alanin, xystin, Do đó trong y học, axit L- Glutamic được xem l chất bổ n o, chữa các bệnh thần kinh phân l p, bệnh chậm phát triển về trí n o, về tim mạch, các bệnh về cơ bắp Axit L- Glutamic l một loại aminoaxit có hoạt tính sinh học, nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi đạm, giúp bổ sung sinh vật tăng trưởng Phức chất đất hiếm với phối tử l axit. .. tiếp và nguyên tố đất hiếm Do trong phân tử của o- phenantrolin có 2 nguyên tử N ở vị trí số 1 và số 10 của vòng Chúng còn dư đôi electron tự do nên có khả năng cho ion kim loại hai đôi electron tự do này 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn khi t o phức Nhờ đó mà hình thành liên kết cho nhận giữa phối tử và kim loại Liên kết này được thực hiện thông qua 2 nguyên. .. aminoaxit Một trong những hợp chất hữu cơ t o được phức bền với NTĐH l aminoaxit Có nhiều quan điểm khác nhau về sự t o phức giữa NTĐH và aminoaxit: Theo tác giả L. A Trugaep thì trong phức chất của kim loại với aminoaxit, liên kết t o thành đồng thời với nhóm cacboxyl và nhóm amino Tùy theo sự sắp xếp tương hỗ của các nhóm này mà phức chất t o thành l hợp chất vòng có số cạnh khác nhau (hợp chất chelat)... phổ của phối tử tự do sang phổ của phức, sẽ biết được vị trí phối trí, bản chất liên kết kim loại – phối tử trong phức, cách phối trí của phân tử phối tử Để đánh giá bản chất và đặc tính của các liên kết trong phức chất giữa kim loại M và phối tử L, thường so sánh phổ các phức chất với muối kim loại kiềm và phối tử như KnL( K l kim loại kiềm ) Đó l những chất mang bản chất ion Hoặc với phổ của các chất . tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 “ Tổng hợp, nghiên cứu, thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất một số nguyên tố đất hiếm với axit L- Glutamic và o- phenantrolin Nội dung của luận văn bao gồm những phần chính sau: - Tổng hợp phức chất của một số ion đất hiếm (Ln 3+ ) với các phối tử ( L- Glutamic và o- phenantrolin) theo tỷ l mol Ln 3+ : Glu : Phen. các nguyên tố ''lantanit'' gồm 14 nguyên tố từ Ce đến Lu và dùng tên '&apos ;nguyên tố đất hiếm& apos;' cho các nguyên tố Sc, Y, La và 14 nguyên tố lantanit trên. Lantanit