Luận án Nghiên cứu tổng hợp, tính chất và thăm dò khả năng ứng dụng của phức chất kẽm (II), sắt (III), đồng (II), mangan (II) với các amino axit thiết yếu
Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 180 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
180
Dung lượng
6,51 MB
Nội dung
i LỜI CAM ĐOAN u ca riêng i s ng dn ca PGS.TS Hu ng. Các s liu và kt qu c trình bày trong lun án này là trung thc và chính xác. Các kt qu c ai công b trong bt k công trình nào khác. PGS. PGS. Tác gi lun án Nguyn Th Thúy Nga ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày t lòng bi c bit sâu s n PGS.TS Hunh ng dn và to mu kin thun li cho tôi trong sut quá trình thc hin lun án. Tôi xin bày t lòng bi tng dn tôi trong quá trình thc hin lun án. Tôi xin chân i hc Bách Khoa Hà Nu kin thun li v th vt chc lun án này. o Vin K thut Hóa h ng nghip trong Vin K thut Hóa hc và trong b ng viên tôi trong quá trình thc hi tài lun án. Cu , c ng viên và to mu kin thun li cho tôi trong sut thi gian hc tp và nghiên cu. iii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT KẼM, SẮT, ĐỒNG, MANGAN VỚI AMINO AXIT THIẾT YẾU VÀ VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ – KIM LOẠI 4 1.1 Vai trò ca Zn, Fe, Cu, Mn và amino axit thit y sng 4 1.1.1 Vai trò ca Zn, Fe, Cu, và Mn sng 4 1.1.2 Vai trò sinh hc ca các amino axit thit y sng 9 1.2 Tng hp, nghiên cu cu trúc và tính cht phc cht Zn, Fe, Cu, Mn vi amino axit 15 1.3 Vai trò và ng dng ca phc cht Zn, Fe, Cu, Mn vi amino axit trong b sung kim loi và amino axit cho sng 20 1.4 Nghiên cu in vitro s hp thu phc cht qua thành rut cng vt 26 1.5 Tng hp và nghiên ct liu khung hu c kim loi 31 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1. Thc nghim 35 2.1.1. Thc nghim kho sát các yu t n quá trình tng hp phc cht 35 2.1.1.1. ng ca nhi 35 2.1.1.2. ng ca thi gian phn ng 36 2.1.1.3. ng ca t l các cht tham gia phn ng 37 2.1.2. Thc nghim tng hp phc cht ca Zn(II), Fe(III), Cu(II), Mn(II) vi các amino axit thit yu 37 2.1.3. Thc nghim kh bn ca các phc chng mô phng dch d dày và dch rut 39 2.1.4. Thc nghi to vt liu khung h kim loi ca Zn(II), Fe(III) vi tryptophan 40 2.2. Các u 40 2.2.1. Nghiên cu s to phnh hng s bn ca phc cht trong dung dch b 40 2.2.2. ng các nguyên t trong phc cht 42 2.2.2.1. c 42 iv 2.2.2.2. tán sng tia X (EDS) 44 2.2.3. dn 44 2.2.4. khng (MS) 45 2.2.5. t 45 2.2.6. t ngoi kh kin (UV - Vis) 46 2.2.7. hng ngoi (IR) 47 2.2.8. cng t ht nhân (NMR) 47 2.2.9. pháp nhiu x tia X (XRD) 48 2.2.10. n t quét (SEM) 48 2.2.11. ng Gaussian 49 2.2.12. ng nhit hp ph - nh hp ph 49 2.2.13. u kh p thu phc cht qua thành rut cng vt 50 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 3.1. Kt qu kho sát các yu t n quá trình tng hp phc cht 52 3.1.1. ng cnh hng s bn ca phc cht 52 3.1.2. ng ca nhi phn ng 55 3.1.3. ng ca thi gian phn ng 56 3.1.4. ng ca t l các cht tham gia phn ng 57 3.2. Kt qu ng các nguyên t trong phc cht 60 3.3. Kt qu dn ca các phc cht 61 3.4. Kt qu nghiên cu ph khng ca các phc cht 62 3.5. Kt qu nghiên cu phân tích nhit ca các phc cht 70 3.6. Kt qu nghiên cu ph t ngoi kh kin ca các phc cht 81 3.7. Kt qu nghiên cu ph hng ngoi ca các phc cht 83 3.8. Kt qu nghiên cu ph cng t ht nhân ca các phc cht 89 3.9. Kt qu nghiên cu nhiu x tia X ca các phc cht 95 3.10. Kt qu nghiên cu hin t quét ca các phc cht 96 3.11. Cu trúc phân t ngh ca các phc cht nghiên cu 97 3.12. Kt qu nghiên cu mô phng Gausian ca các phc cht 99 3.13. ng dng ca các phc cht 104 3.13.1. Kt qu nghiên cu in vitro ng dng phc cht làm thc sung kim loi sng 105 v 3.13.1.1. Kt qu kh bn ca các phc chng mô phng dch d dày và dch rut 105 3.13.1.2. Kt qu kho sát kh p thu phc cht qua thành rung vt 109 3.13.2. Kt qu to vt liu khung h kim loi ca km, st vi tryptophan 111 3.13.2.1. Kt qu nghiên c to MZnTrp 111 3.13.2.2. Kt qu nghiên c kh to MFeTrp 116 KẾT LUẬN 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 130 PHỤ LỤC 132 PHỤ LỤC 1: PHÔ ̉ TÁ N SĂ ́ C NĂNG LƢỢNG TIA X (EDS) 133 PHỤ LỤC 2: PHÔ ̉ KHÔ ́ I LƢỢNG (MS) 138 PHỤ LỤC 3: PHÔ ̉ HÔ ̀ NG NGOẠI (IR) 141 PHỤ LỤC 4: PHÔ ̉ CỘNG HƢƠ ̉ NG TƢ̀ HẠT NHÂN (NMR) 151 PHỤ LỤC 5: GIẢN ĐỒ NHIU XẠ TIA X (XRD)………………………………… 153 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT HLys: Lysin mono HCl (NH 3 Cl (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COOH) HMet: Methionin (CH 3 S (CH 2 ) 2 CH(NH 2 ) COOH) HThr: Threonin (CH 3 CH(OH) CH(NH 2 ) - COOH) HTrp: Tryptophan (C 8 H 7 CH 2 CH(NH 2 ) COOH) HVal: Valin (CH 3 CH(CH 3 ) CH(NH 2 ) - COOH) Lys: Gc lysin (NH 2 (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO - ) Met: Gc methionin (CH 3 S (CH 2 ) 2 CH(NH 2 ) COO - ) Thr: Gc threonin (CH 3 CH(OH) CH(NH 2 ) COO - ) Tryp: Gc tryptophan (C 8 H 7 CH 2 CH(NH 2 ) COO - ) Val: Gc valin (CH 3 CH(CH 3 ) CH(NH 2 ) COO - ) HAc: Axít axetic (CH 3 COOH) Cu(Ac) 2 ng axetat (Cu(CH 3 COO) 2 ) Zn(Ac) 2 : Km axetat (Zn(CH 3 COO) 2 ) ZnLys 2 : [(Zn(NH 2 (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ] ZnMet 2 : [Zn(CH 3 S (CH 2 ) 2 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ].H 2 O ZnThr 2 : [Zn(CH 3 CH(OH) CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ].2H 2 O ZnTrp 2 : [Zn(C 8 H 7 CH 2 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ] ZnVal 2 : [Zn(CH 3 CH(CH 3 ) CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ].H 2 O FeLys 3 : [(Fe(NH 2 (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO - ) 3 ] FeTrp 3 : [Zn(C 8 H 7 CH 2 CH(NH 2 ) COO - ) 3 ] CuLys 2 : [(Cu(NH 2 (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O)] CuMet 2 : [Zn(CH 3 S (CH 2 ) 2 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O)] CuThr 2 : [Cu(CH 3 CH(OH) CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O)] CuTryp 2 : [Cu(C 8 H 7 CH 2 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O)] Cu 2 Val 4 : [Cu 2 (CH 3 CH(CH 3 ) CH(NH 2 ) COO - ) 4 ].2H 2 O MnLys 2 : [(Mn(NH 2 (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ] MnMet 2 : [Mn(CH 3 S (CH 2 ) 2 CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ] MnVal 2 : [Mn(CH 3 CH(CH 3 ) CH(NH 2 ) COO - ) 2 (H 2 O) 2 ] MFeTrp: Hp cht khung kim loi ha st vi tryptophan MZnTrp: Hp cht khung kim loi ha km vi tryptophan Ph MS: Ph khng Ph UV Vis: Ph t ngoi kh kin vii Ph IR: Ph hng ngoi Ph NMR: Ph cng t ht nhân Ph EDS: Ph tán sng tia X XRD: Nhiu x tia X SEM: Hin t quét BET: Brunauer Emmett - Teller SID: Mc tiêu hóa chun ca rui vi các amino axit EDTA: Etylendiamin viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bng 1.1 Mt s enzym cha kim loi thit yu ng vt 5 Bng 1.2 Nhu cu b sung các nguyên t kim loi mi ln [8] 7 Bng 1.3 Nhu cu, mc cho phép và mc ca mt s i vi ln [5] 7 Bng 1.4 Các amino axit thit yu và không thit yu 10 Bng 1.5 Tên và công thc hóa hc ca các amino axit thit yu 11 Bng 1.6 ng amino axit khuyn ngh hng ngày ci ln[54] 13 Bng 1.7 Nhu cu amino axit ca mt vài loài tôm, cá [10] 14 Bng 1.8 SID các amino axit cho nhng nhóm ln vi cân nng khác nhau [84] 14 Bng 1.9 S hp thu rut non ca các dng khoáng có ngun gc khác nhau (ppm) 30 2.1 tan cc 25 o C [50, 71] 35 2.2 n ng tng hp phc cht 38 3.1 Khong pH xy ra to phc và hng s b 1 ca mt s phc cht 55 3.2 u ki t qu tng hp các phc cht 59 3.3 Kt qu ng nguyên t ca các phc cht 60 3.4 Kt qu dn ca các phc cht nghiên cu 61 3. 5 Kt qu phân tích ph khng ca các phc cht 62 3.6 Kt qu phân tích nhit ca các phc cht 71 3.7 Các s sóng hp th chính ca các amino axit và phc cht 84 3. 8 Tín hiu cng trên ph 13 C-NMR ca HLys, ZnLys 2 , HMet, ZnMet 2 , HThr, ZnThr 2 , HTrp, ZnTrp 2 , HVal và ZnVal 2 89 3.9 Công thc cu to ca các phc cht nghiên cu 97 3.10 ng liên kng cc ca các phân t phc cht 99 3.11 Kt qu ng hp thu t CuThr 2 , Cu 2 Val 4 và CuSO 4 theo thi gian 109 3.12 Kt qu ng hp thu t CuThr 2 và CuSO 4 theo n 110 3.13 Tín hiu cng trên ph 13 C-NMR c 112 3.14 Tín hiu prot 114 ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.2 S ng ln nhau gia các nguyên t khoáng c sng 8 Hình 1.1 ng ca ling khoáng chn chc khe ci và ng vt 8 Hình 1.3 Cu trúc phân t phc cht [M(C 5 H 11 O 2 N) 2 (C 12 H 8 O 2 Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), và Cd(II) 18 Hình 1.4 Cu trúc phân t phc cht C 22 H 24 N 4 O 5 -Co, Ni và Zn 18 Hình 1.5 Hp thu Fe cng rut t các ngun khác nhau 22 Hình 1.6 Hp thu Zn cng rut t các ngun khác nhau 22 Hình 1.7 Hp thu Cu cng rut t các ngun khác nhau 22 Hình 1.8 S vn chuyn Zn t niêm mn thanh mc ca Zn dng phc cht và dng mu 22 Hình 1.9 Bi t l duy trì k t các ngun khác nhau 23 Hình 1.10 Bi so sánh s hp thu kim loi dng mui và dng phc vi amino axit 23 Hình 1.11 N Cr trong máu theo thi gian t các ngun khác nhau 24 Hình 1.12 Bi so sánh kh t các ngun khác nhau 24 Hình 1.13 Bi so sánh kh t các ngun khác nhau 24 Hình 1.14 Bi so sánh s i cht cng vt t phc amino axit và t mui clorua 24 Hình 1.15 c tham gia vào sinh kh dng ca mt cht tiêu hóa 27 Hình 1.16 Túi rut ln: Túi rut lc ng oxi hóa nuôi cy mô trong khi rung. Mc ly ra mt thm yêu cu. Phân tích hp chnh c bên trong túi (không gian màng thanh dch) và trong mô 28 Hình 1.17 Thit b nghiên cu in vitro hp thu rut 29 Hình 1.18 Mô bnh hc ca rut gà 0 gi (a) và 2 gi (b) 29 Hình 1.19 Cu trúc ca vt liu MIL-53 32 Hình 2.1 quy trình tng hp các phc cht ca Zn 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ và Mn 2+ vi ln t các amino axit Hlys, Hmet, HThr, HTrp và Hval 37 Hình 2.2 Dung dch Cu(Ac) 2 (a), Hn hp Cu(Ac) 2 + HThr (b), Hn hp Cu(Ac) 2 + HTrp (c), Hn hp Cu(Ac) 2 + HVal (d) 39 Hình 2.3 Quy trình tng hp vt liu khung h kim loi MZnTrp và MFeTrp 40 x Hình 2.4 kho sát kh p thu cht qua thành rut 51 Hình 3.1 ng cong chu h H 2 Lys + (1), Cu 2+ + 2H 2 Lys + (2), Fe 3+ + 3H 2 Lys + (3), Mn 2+ + 2H 2 Lys + (4) và Zn 2+ + 2H 2 Lys + (5) 53 Hình 3.2 ng cong chu h H 2 Thr + (1), Cu 2+ +2H 2 Thr + (2) và Zn 2+ +2H 2 Thr + (3) 54 Hình 3.3 ng cong chu h H 2 Val + (1), Zn 2+ +2H 2 Val + (2), Cu 2+ + 2H 2 Val + (3) và Mn 2+ + 2H 2 Val + (4) 54 Hình 3.4 Ph UV hp th (b) ca dung dch Cu(Ac) 2 + 2HLys theo nhi 56 Hình 3.5 Ph UV Vis (a) và hp th (b) ca dung dch Cu(Ac) 2 +2HLys theo thi gian 57 Hình 3.6 Ph UV Vis ca dung dch Cu(Ac) 2 và Cu(Ac) 2 + HLys các t l Cu(Ac) 2 : HLys khác nhau 58 Hình 3.7 Ph EDS ca ZnThr 2 (a) 2 (b) 61 Hình 3.8 Ph MS ca ZnLys 2 63 Hình 3.9 Ph MS ca ZnMet 2 64 Hình 3.10 Ph MS ca ZnThr 2 65 Hình 3.11 Ph MS ca ZnVal 2 65 Hình 3.12 Ph MS ca CuLys 2 66 Hình 3.13 Ph MS ca CuMet 2 67 Hình 3.14 Ph MS ca CuThr 2 68 Hình 3.15 Ph MS ca Cu 2 Val 4 69 Hình 3.16 Ph MS ca MnLys 2 70 Hình 3.17 Gi phân tích nhit ca ZnLys 2 72 Hình 3.18 Gi phân tích nhit ca ZnMet 2 73 Hình 3.19 Gi phân tích nhit ca ZnThr 2 73 Hình 3.20 Gi phân tích nhit ca ZnTrp 2 74 Hình 3.21 Gi phân tích nhit ca ZnVal 2 75 Hình 3.22 Gi phân tích nhit ca FeLys 3 75 Hình 3.23 Gi phân tích nhit ca FeTrp 3 76 Hình 3.24 Gi nhiu x tia X ca các phc st sau khi phân tích nhit 76 Hình 3.25 Gi phân tích nhit ca CuLys 2 77 Hình 3.26 Gi phân tích nhit ca CuMet 2 77 [...]... chất của Zn với Trp) và MFeTrp (hợp chất của Fe với Trp) được thăm dò tổng hợp với định hướng ứng dụng làm vật liệu mang khoáng chất Đây là một vấn đề mới, hiện nay trên thế giới chưa thấy có công trình nào được công bố 2 Với các lý do trên, đề tài luận án: Nghiên cứu tổng hợp, tính chất và thăm dò khả năng ứng dụng của phức chất kẽm (II), sắt (III), đồng (II), Mn (II) với các amino axit thiết yếu ... được thực hiện Mục đích của luận án Xây dựng quy trình và tổng hợp các phức chất của kim loại sinh học với amino axit thiết yếu Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các phức chất tổng hợp được bằng các phương pháp phân tích và mô phỏng hiện đại Thăm dò khả năng ứng dụng của các phức chất để tăng hiệu quả bổ sung kim loại sinh học và amino axit thiết yếu cho cơ thể sống và chế tạo vật liệu khung... MnMet2 và MnVal2 các nghiên cứu hiện nay chưa thật đầy đủ về số lượng, xây dựng điều kiện tổng hợp, cấu trúc, tính chất các phức chất và nghiên cứu hiệu quả của việc hấp thu kim loại từ các phức chất này Đối với những khoáng chất không có khả năng tạo phức với amino axit, việc sử dụng chất mang để tăng hiệu quả hấp thu là cần thiết Trên cơ sở các kim loại (Zn, Fe, Cu, Mn) và các amino axit đã mở ra khả năng. .. SEM, đo độ dẫn điện và phương pháp mô phỏng Gaussian Nghiên cứu thăm dò khả năng ứng dụng: - Khảo sát in vitro đánh giá khả năng ứng dụng phức chất làm thức ăn bổ sung kim loại và amino axit thiết yếu cho cơ thể sống Nghiên cứu bao gồm khảo sát độ bền của các phức chất trong môi trường mô phỏng dịch ruột, dịch dạ dày và khả năng hấp thu qua thành ruột của động vật - Thăm dò khả năng chế tạo vật liệu... protein và tạp chí hóa sinh kết quả nghiên cứu hợp chất Zn với amino axit tạo poly peptit [42, 48] Nhóm nghiên cứu Rajendran [87] đã nghiên cứu phức chelat của kim loại với amino axit trong dinh dưỡng động vật Các tác giả đã đi từ các chất như Cu, Zn, Mg, Fe, Ca, K, Mn với các amino axit trong trái cây để trở thành các phức chất: Cu -amino axit, Zn -amino axit, Mg -amino axit, Fe -amino axit, Ca -amino axit, ... trúc phức chất bằng phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân, phân tích nguyên tố và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Tương tự, tác giả đã tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc các phức chất Cu(II) DL-DAPSalixyandehit và [Cu (L-Lysin) (2,2'-bipyridin) (H2O)(ClO4)2] Theo các tài liệu [78, 81, 93], các tác giả đã tổng hợp phức chất của Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Ni(II), Cd(II) Cr(III), Fe(III), với. .. Fe(III), với các phối tử amino axit hoặc các phối tử hữu cơ Cấu trúc và tính chất các phức chất được nghiên cứu bằng phổ 17 hồng ngoại, phổ tử ngoại – khả kiến, phân tích nguyên tố, momen từ và phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cấu trúc các phức chất được trình bày trên hình 1.3 Nhóm Aliye Kaşarci và cộng sự [38] đã tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất các phức chất của Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) với. .. với ion kim loại So sánh hai đường cong chuẩn độ và kết luận về sự tạo phức Từ kết quả chuẩn độ các tác giả tính được hằng số bền bậc nhất của phức chất Ngoài các nghiên cứu trên, ở nước ta hiện chưa thấy các nghiên cứu về phức chất của các kim loại Zn, Mn, Cu, Fe với các amino axit thiết yếu Đặc biệt chưa có công 19 trình nào nghiên cứu ứng dụng của các phức chất này làm thức ăn bổ sung kim loại và. .. chưa có công trình nào nghiên cứu về phức chất của các kim loại Zn, Fe, Cu, Mn với các amino axit thiết yếu HLys, HMet, HThr, HTrp và HVal Đặc biệt chưa có nghiên cứu nào về ứng dụng phức chất làm thức ăn bổ sung kim loại và amino axit cho cơ thể sống Trên thế giới, đã có một số công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng một số trong các phức chất này Tuy nhiên, với 15 phức chất ZnLys2, ZnMet2, ZnThr2,... kim loại và amino axit cho cơ thể sống 1.3 Vai trò và ứng dụng của phức chất Zn, Fe, Cu, Mn với amino axit trong bổ sung kim loại và amino axit cho cơ thể sống Trên thế giới việc bổ sung kim loại và amino axit cho cơ thể sống đã và đang được nghiên cứu theo xu hướng kết hợp kim loại với các amino axit để tăng khả năng tiêu hóa và hấp thu Các sản phẩm amino axit chelat với các kim loại thiết yếu cho cơ . KẼM, SẮT, ĐỒNG, MANGAN VỚI AMINO AXIT THIẾT YẾU VÀ VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ – KIM LOẠI 1.1 Vai trò của Zn, Fe, Cu, Mn và amino axit thiết yếu trong cơ thể sống 1.1.1 Vai trò của Zn, Fe, Cu, và. MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT KẼM, SẮT, ĐỒNG, MANGAN VỚI AMINO AXIT THIẾT YẾU VÀ VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ – KIM LOẠI 4 1.1 Vai trò ca Zn, Fe, Cu, Mn và amino axit thit y. km (II), sng (II), Mn (II) vi các amino axit thit yu c thc hin. Mục đích của luận án Xây dng quy trình và tng hp các phc cht ca kim loi sinh hc vi amino axit