Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm với l glutamin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  VŨ THỊ NGỌC THUỶ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L - GLUTAMIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN, NĂM 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành tại Khoa Hóa học – Trường Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Hữu Thiềng người đã giao đề tài, hướng dẫn tận tình, chu đáo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Hóa học - Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, phòng Hóa lý - Trường Đại học sư phạm – Đại học Quốc gia Hà Nội, phòng vi sinh – Trường Đại học Y – Dược – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài. ` Xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong khoa Hóa học – Đại học Sư phạm Thái Nguyên và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường THPT Chợ Đồn, tổ Lý Hóa - Trường THPT Chợ Đồn – Bắc Kạn đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 08 năm 2011 Tác giả đề tài Vũ Thị Ngọc Thủy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii 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, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Vũ Thị Ngọc Thủy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan i Mục lục ii Danh mục các chữ viết tắt iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2 1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm 2 1.1.1. Đặc điểm chung 2 1.1.2. Tính chất vật lí của các NTĐH 3 1.1.3 Sơ lược tính chất hoá học của các NTĐH 4 1.1.4.Sơ lược về một số hợp chất chính của các NTĐH 5 1.1.4.1. Oxit của các NTĐH 5 1.1.4.2. Hyđroxit của các NTĐH 6 1.1.4.3. Muối của các NTĐH 6 1.1.5.Tầm quan trọng và trạng thái tự nhiên của các NTĐH 7 1.2. Sơ lược về amino axit 10 1.3. Sơ lược về L- glutamin 11 1.4. Khả năng tạo phức của các NTĐH với các amino axit 14 1.5. Một số kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của phức chất các NTĐH với amino axit 16 1.6. Sơ lược về đối tượng thăm dò hoạt tính sinh học 20 1.6.1. Vi khuẩn Escherichia coli 20 1.6.2. Vi khuẩn Staphylococeus aureus 20 1.6.3. Sơ lược về cây đỗ tương 21 1.7. Một số phương pháp nghiên cứu phức chất 22 1.7.1. Phương pháp đo độ dẫn điện 22 1.7.2. Phương pháp phân tích nhiệt 23 1.7.3. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 24 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 26 2.1. Thiết bị và hoá chất 26 2.1.1. Máy móc và dụng cụ 26 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 2.1.2. Hoá chất 26 2.1.2.1. Dung dịch DTPA 10 -3 M 27 2.1.2.2. Dung dịch thuốc thử asenazo (III) 0,1% 27 2.1.2.3. Dung dịch đệm axetat (CH 3 COONa + CH 3 COOH), pH = 4,2 27 2.1.2.4. Các dung dịch Ln(NO 3 ) 3 10 -2 M (Ln: La, Nd, Sm, Gd) 27 2.2. Tổng hợp phức chất của các NTĐH với L-glutamin 27 2.3. Nghiên cứu phức rắn của NTĐH với L-glutamin 28 2.3.1. Xác định hàm lượng NTĐH (%Ln) trong các phức chất 28 2.3.2. Xác định hàm lượng cacbon (%C), nitơ (%N) trong phức chất 29 2.3.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt 29 2.3.4. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 32 2.3.5. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện 35 2.4. Ảnh hưởng của phức chất đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 37 2.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 37 2.4.1.1. Phương pháp thí nghiệm 37 2.4.1.2. Ảnh hưởng của phức chất H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 37 2.4.1.3. Ảnh hưởng của phức chất, ion kim loại và phối tử HGln đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 39 2.5. Ảnh hưởng của phức chất H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O đến vi khuẩn E.coli và Sta 40 2.5.1.Ảnh hưởng của nồng độ phức chất H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O đến vi khuẩn E. coli và Sta 40 2.5.2. So sánh ảnh hưởng của phức chất, phối tử và muối La(NO 3 ) 3 đến vi khuẩn E. coli và Sta 41 KẾT LUẬN 44 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DTA : Differential thermal analysis TGA : Thermogravimetry analysis DTHA : Trietylentetraamin hexaaxetic DTPA : Dietylentriamin pentaaxetic EDTA : Etylendiamin tetraaxetic HGln : Glutamin Ln 3+ : Ion đất hiếm NTĐH : Nguyên tố đất hiếm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số đại lượng đặc trưng của các NTĐH nhẹ 4 Bảng 1.2. Một số thông tin về glutamin 13 Bảng 2.1. Kết quả phân tích %Ln, %C, %N của các phức chất 29 Bảng 2.2. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất 31 Bảng 2.3. Các tần số hấp thụ chính (cm -1 ) của các hợp chất 34 Bảng 2.4. Độ dẫn điện riêng χ của dung dịch L-glutamin, các dung dịch phức chất (Ω -1 .cm -1 ) ở nhiệt độ 30 0 C ± 0,5 0 C 35 Bảng 2.5. Độ dẫn điện mol (µ) của dung dịch L-glutamin và các dung dịch phức chất (Ω -1 . cm 2 .mol -1 ) ở 30 0 C ± 0,5 0 C 36 Bảng 2.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phức chất 38 Bảng 2.7. Kết quả so sánh ảnh hưởng của phức H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O, HGln và La(NO 3 ) 3 đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương 39 Bảng 2.8. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất 41 Bảng 2.9. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất, phối tử và muối La(NO 3 ) 3 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình thái vi khuẩn E.coli 21 Hình 1.2 Hình thái vi khuẩn Sta 21 Hình 2.1. Giản đồ phân tích nhiệt của H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O 30 Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của H 3 [Nd(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].6H 2 O 30 Hình 2.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-glutamin 33 Hình 2.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại của H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O 33 Hình2.5. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất H 3 [La(Gln) 3 (NO 3 ) 3 ].5H 2 O đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 38 Hình 2.6. Ảnh hưởng của phức chất, phối tử và ion kim loại đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 40 Hình 2.7. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với vi khuẩn Sta 41 Hình 2.8. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với vi khuẩn E.coli 41 Hình 2.9. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với vi khuẩn Sta của phức chất, muối La(NO 3 ) 3 và phối tử 42 Hình 2.10. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với vi khuẩn E.coli của phức chất, muối La(NO 3 ) 3 và phối tử 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU Ngày nay, các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) được coi là “nguyên liệu của thế kỉ”, là vật liệu chiến lược không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp mũi nhọn của những quốc gia phát triển như: công nghiệp hạt nhân, công nghệ thông tin, điện tử, quốc phòng, hàng không vũ trụ, vật liệu siêu dẫn, siêu nam châm, xúc tác thủy tinh, công nghệ bán dẫn, siêu dẫn, công nghệ thực phẩm, công nghệ năng lượng xanh…Nhiều công trình nghiên cứu đã khẳng định rằng các NTĐH khi được sử dụng trong các lĩnh vực như: chăn nuôi, trồng trọt… đã làm tăng khả năng chịu bệnh, tăng năng suất cây trồng, vật nuôi và chất lượng nông sản. Như vậy, các NTĐH có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế, môi trường và công nghệ nên trong giai đoạn hiện nay, nó được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm nghiên cứu và sử dụng. Một trong những hướng nghiên cứu quan trọng về NTĐH là phức chất của nó với các amino axit. Bởi phức chất của NTĐH với amino axit được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghệ sinh học, nông nghiệp, y dược…; còn với L-glutamin - một trong những amino axit tham gia vào quá trình tổng hợp protein - phức chất của nó còn ít được quan tâm nghiên cứu. Dựa trên cơ sở đó, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm với L-glutamin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Sơ lƣợc về các nguyên tố đất hiếm 1.1.1. Đặc điểm chung Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bao gồm: scandi (Sc), ytri (Y), lantan (La) và 14 nguyên tố thuộc họ lantanit (Ln). Họ lantanit gồm: xeri (Ce), praseođim (Pr), neođim (Nd), prometi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), gađolini (Gd), tecbi (Tb), đysprosi (Dy), honmi (Ho), ecbi (Er), tuli (Tm), ytecbi (Yb) và (Lutexi (Lu). Cấu hình electron chung của nguyên tử các NTĐH: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f n 5s 2 5p 6 5d m 6s 2 Trong đó n = 0 ÷ 14, m chỉ nhận các giá trị là 0 hoặc 1. Trong các lantanit, electron lần lượt điền vào obitan 4f của lớp thứ 3 từ ngoài vào, trong khi lớp ngoài cùng có 2 electron (6s 2 ) và lớp ngoài thứ hai của đa số nguyên tố có 8 electron (5s 2 5p 6 ). Dựa vào đặc điểm xây dựng phân lớp 4f mà các NTĐH được chia thành hai phân nhóm: Phân nhóm xeri (nhóm đất hiếm nhẹ): La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f 0 5d 1 4f 2 4f 3 4f 4 4f 5 4f 6 4f 7 4f 7 5d 1 Phân nhóm tecbi (nhóm đất hiếm nặng): Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f 7+2 4f 7+3 4f 7+4 4f 7+5 4f 7+6 4f 7+7 4f 14 5d 1 Ở các NTĐH nhẹ mỗi obitan 4f mới chỉ có 1 elecron, còn ở các NTĐH nặng thì mỗi obitan 4f được điền thêm electron thứ 2. Từ cấu hình [...]... đã tổng hợp, nghiên cứu tính chất và thăm dò các hoạt tính kháng khuẩn của một số phức chất của NTĐH với L- histidin Tác giả [6] đã tổng hợp được phức rắn của neođim với L- glutamic và thử nghiệm l m phân bón vi l ợng cho cây vừng Các tác giả [17] đã tổng hợp được phức rắn của tecbi với L- tryptophan, phức chất thu được có thành phần H3[Tb(Trp)3(NO3)3].3H2O 1.5 Một số kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh. .. được nghiên cứu bằng phương pháp này, như: phức chất của một số NTĐH với L- phenylalanyl [15], phức chất của Ln3+ với L- tryptophan, phức của lantan với L- methionin [9] [15], phức chất của một số NTĐH nhẹ với L- histidin, … Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 26 CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 2.1 Thiết bị và hoá chất 2.1.1 Máy móc và dụng cụ * Máy móc Độ pH của. .. Điển) đã tổng hợp được phức rắn của honmi với axit L- aspactic [15]; tác giả [25] đã tổng hợp được phức rắn của lantan với l xin; Celia R, Carubelli và các cộng sự [22] đã tổng hợp được phức rắn của một số NTĐH (Eu, Tb) với L- phenylalanin và Ltryptophan, các phức thu được có thành phần Eu (L- phe)3(ClO4)3.4H2O và Tb (L- phe)3(ClO4)3.2H2O Gần đây một số tác giả Trung Quốc: Yangli [28], Yang Zupei và các cộng... khi cấy năng suất l a tăng 14 ÷ 29 % so với đối chứng [15] Đã có nhiều công trình nghiên cứu l m rõ hoạt tính sinh học của phức chất của các NTĐH với amino axit như: Phức chất của một số NTĐH với L- aspactic có tác dụng ức chế sự nảy mầm của hạt đỗ tương, đỗ xanh [13] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 19 Phức chất của một số NTĐH với axit glutamic có tác dụng... này như: phức chất của một số NTĐH với L- phenylalanin; phức chất của một số NTĐH với L- tryptophan [15]; phức chất của một số NTĐH nhẹ với L- histidin ; … 1.7.2 Phương pháp phân tích nhiệt Phân tích nhiệt l phương pháp rất thuận l i để nghiên cứu tính chất của các phức rắn Trong quá trình gia nhiệt ở các mẫu chất rắn có thể xảy ra các quá trình biến đổi hoá l khác nhau như: sự phá vỡ mạng l ới tinh... glutamin trở thành một amino axit thiết yếu Glutamin l amit của axit glutamic và cũng l một trong 20 axit amin được mã hóa bởi mã di truyền chuẩn tồn tại ở hai dạng D - glutamin và L glutamin, trong đó dạng L- có biểu hiện hoạt tính sinh học cao hơn nên được nghiên cứu nhiều L- glutamin tham gia vào quá trình tổng hợp protein của não, l tiền chất tạo GABA (axit g - aminobytyric), chất trung gian dẫn... 1.7 Một số phƣơng pháp nghiên cứu phức chất 1.7.1 Phương pháp đo độ dẫn điện Nguyên tắc của phương pháp đo độ dẫn điện l : Xác l p một số trị số trung bình mà độ dẫn điện mol (µ) hoặc độ dẫn điện đương l ợng (λ) của phức chất dao động xung quanh chúng Phương pháp này cho phép xác định được tính chất của phức chất, suy đoán về độ bền tương đối của các phức chất có cùng kiểu cấu tạo [9] Khi nghiên cứu phức. .. co lantanit”, đó l sự giảm bán kính nguyên tử của chúng theo chiều tăng số thứ tự Sự nén lantanit này ảnh hưởng rất l n đến sự biến đổi tính chất của các NTĐH từ La đến Lu Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các lantanit được giải thích bằng việc điền eletron vào obitan 4f [10] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Bán kính nguyên tử và bán kính ion của nguyên. .. của  amilaza ở chủng nấm mốc Aspergilyus Niger [18] Các phức La(Hphe)3(NO3)3.3H2O, Eu(Hphe)3(NO3)3.3H2O đều có hoạt tính kháng khuẩn đối với hai vi khuẩn Sta và E.coli, hoạt tính kháng khuẩn của hai phức chất trên ứng với nồng độ tối thiểu và tối đa tương ứng l 1,25% và 2,5%; 2,5% và 5% [15] Tóm l i, phức chất của NTĐH với các amino axit có biểu hiện hoạt tính sinh học trên nhiều đối tượng khác nhau,... đối tượng nghiên cứu đối với cuộc sống, chúng tôi nhận thấy rằng: việc tìm ra một chất có tác dụng ức chế hay kích thích sự phát triển mầm hạt đỗ tương cũng như biểu hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với các vi khuẩn Sta và E.coli có ý nghĩa hết sức quan trọng Vì vậy, sau khi tổng hợp, nghiên cứu thành phần và cấu trúc của phức chất, chúng tôi tiến hành thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất đến các đối . CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L - GLUTAMIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN,. trình tổng hợp protein - phức chất của nó còn ít được quan tâm nghiên cứu. Dựa trên cơ sở đó, chúng tôi lựa chọn đề tài: Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm với L-glutamin. tạo phức của các NTĐH với các amino axit 14 1.5. Một số kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của phức chất các NTĐH với amino axit 16 1.6. Sơ lược về đối tượng thăm dò hoạt tính sinh học