ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA SINH

Phức chất đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm và thử nghiệm hoạt tính sinh học đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương……16 2.6... Lời mở đầuỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

KHOA HÓA HỌC

BÀI TIỂU LUẬN

Đề tài: ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG

HÓA SINH

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

PGS.TS: TRẦN NGỌC TUYỀN ĐINH VĂN SAO LỚP : HÓA K36

Huế, tháng 12 năm 2014

………

Mở đầu……….3

Chương 1:Giới thiệu chung về phức chất………4

1.1 Khái niệm và phân loại về phức chất………4

1.2 Cấu tạo của phức chất……… 5

1.3 Danh pháp của phức chất……… 6

1.4 Đồng phân không gian……… 9

Chương 2: Hóa sinh vô cơ và ứng dụng của phức chất trong hóa sinh vô cơ……….9

2.1 Sự ra đời của hóa sinh vô cơ………9

2.2 Các phức chất sinh học tiêu biểu………10

2.3 Ứng dụng của phức chât trong y học……… ………11

2.3.1 Phức platin……… 11

2.3.2 Pophyrin……….…….12

2.3.3 Phức của Molipden và hoạt tính sinh học của chúng….………….14

2.4 Phức chất Glutamat Borat và thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho cây vừng………15

2.5 Phức chất đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm và thử nghiệm hoạt tính sinh học đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương……16

2.6 Một số các nguyên tố khác được ứng dụng trong y 17

Kết luận……… 18

Tài liệu tham khảo……… 19

Lời mở đầu

ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA SINH VÔ CƠ

Tổng hợp và nghiên cứu các hợp chất phức tạp là một trong những hướng phát triển của hoá học vô cơ hiện đại Có thể nói rằng hiện nay hoá học phức chất đang phát triển rực rỡ và là nơi hội tụ những thành tựu của hoá

lí, hoá phân tích, hoá học hữu cơ, hoá sinh, hoá môi trường, hoá dược Đặc biệt hoá học phức chất đang phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hoá sinh cả về lí thuyết và ứng dụng: rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hóa sinh vô cơ và trong y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất

trong các hệ sinh học Vì vậy chúng tôi đã tìm hiểu “Ứng dụng của phức

chất trong lĩnh vực hóa sinh vô cơ “

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT

1.1 Khái niệm và phân loại về phức chất

a Khái niệm cơ bản

Phức chất là những hợp chất được tạo thành bởi những nhóm riêng biệt với các đặc trưng sau:

- Có mặt sự phối trí

- Không phân li hoàn toàn trong dung dịch

- Có thành phần phức tạp

Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]

AlF3 + 3NaF = Na3[AlF6]

Ag+ + 2 NH3 = [Ag(NH3)2]+

b Phân loại phức chất

+ Dựa vào thành phần của phức

VD [AgCl3]2- , [Ca(SO4)2]2

+ Dựa vào loại hợp chất

VD H2[SiF6], H[AuCl4], [Ag(NH3)2]OH ,

+ Dựa vào dấu điện tích của ion phức

VD [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(NH3)4]Cl2

+ Dựa theo bản chất của phối tử người taọ phức

VD [Co(H2O)6]2+, [Pt(OH)6]

2-+ Dựa theo cấu trúc của cầu nội phức

VD [NH3Cr-OH-Cr(NH3)5]Cl5

• Ion trung tâm: Các nhóm nguyên tử, phân tử hay ion sắp xếp một cách xác định xung quanh ion hay nguyên tử tạo phức, ion hay nguyên tử

đó được gọi là ion trung tâm(hay chất tạo phức)

• Phối tử hay nhóm thế (ligan) : là các nhóm ion hay phân tử sắp xếp một cách xác định xung quanh ion trung tâm

• Cầu nội : Tập hợp ion trung tâm và phối tử tạo nên cầu nội củ phức chất Cầu nội thường được đặt trong dấu ngoặc vuông [ ] Tổng điện tích các thành phần trong cầu nội tạo nên điện tích của cầu nội phức chất

• Cầu ngoại: các ion mang điện tích để trung hoà điện tich cầu nội được gọi là cầu ngoại Hoá trị chính có thể bão hoà trong cầu nội và cầu ngoại, còn hoá trị phụ chỉ bão hoà trong cầu nội

• Dung lượng phối trí : Dung lượng phối trí của một phối tử là số chỗ

mà nó có thể chiếm đựơc bên cạnh ion trung tâm Một phối tử , tuỳ thuộc vào bản chất của nó , có thể liên kết với ion trung tâm qua 1, 2,

3 hay nhiều nguyên tử trong thành phần của nó; Trong trường hợp đó , phối tử được gọi tương ứng là phối tử có dung lượng phối trí là 1, 2, 3

1.2 Cấu tạo của phức chất

Công thức tổng quát: [MLx]nXn

VD [Zn(NH3)4]Cl2

Cầu ngoại

Phối tử Ion trung

tâm

Cầu nội

• Số phối trí : là số liên kết mà ion trung tâm tạo thành với các phối tử

1.3 Danh pháp của phức chất

• Theo qui ước của hiệp hội Quốc tế về hoá học lý thuyết và ứng dụng IUPAC ; tên các phức chất được gọi như sau:

1) Với hợp chất ion: tên cation + tên anion (Gọi cation trước , anion sau)

• Số oxi hoá của nguyên tử trung tâm ghi bằng số la mã và đặt trong dấu ngoặc đơn

2) Phức chất trung hoà gọi tên như cầu nội

3) Các quy tắc goi tên phối tử

a.Tên phối tử gọi trước rồi đến tên nguyên tử trung tâm

b Tên phối tử được sắp xếp theo vần α,β

c Tên của phối tử trung hòa đọc như tên phân tử, ngoại trừ: H2O (gọi là aqua), NH3 (gọi là ammin) , CO: cacbonyl, NO: nitrozyl

d Tên phối tử anion: tên anion + “o” VD Cl- cloro ; SO42- : sunfato,

OH- : hidroxo , NO2- : nitro

• Tên của phối tử âm kết thúc bằng hậu tố -o

– -ide à -o

– -ite à -ito

– -ate à -ato

Phối tử Tên

bromide, Br- bromo

chloride, Cl- chloro

cyanide, CN- cyano

Hydroxide, OH- hydroxo

fluoride, F- fluoro

carbonate, CO32- carbonato

oxalate, C2O42- oxalato

Sulfate, SO42- sulfato

thiocyanate, SCN- thiocyanato

thiosulfate, S2O32- thiosulfato

Sulfite, SO32- sulfito

Công thức và tên một số phối tử thông thường

Formula Name

H2O aqua

NH3 ammine

CO carbonyl

NO nitrosyl

H2NC2H4NH2 ethylenediamine

OH- hydroxo

O2- oxo

F- fluoro

Cl- chloro

Br- bromo

I- iodo

CN- cyano

-NCS- isothiocyanato*

-SCN-thiocyanato*

SO42- sulfato

SO32- sulfito

NO3- nitrato*

-NO2- nitro*

-ONO- nitrito*

CO32- carbonate

e) Phối tử cation : gọi tên cation và thêm đuôi ium

• NH2NH3+ : hidrazinium

f) Thứ tự gọi tên các phối tử : Lần lượt gọi anion , phân tử trung hoà rồi đến cation Trong phạm vi một loại phối tử thì gọi phôí tử đơn giản trước, phối

tử phức tạp sau

Nếu có nhiều phối tử giống nhau liên kết với nguyên tử trung tâm thì tên phối tử được thêm tiền tố Latinh (di-, tri- tetra-, penta, hexa- ) để chỉ số lượng phối tử mỗi PtCl42- :tetrachoro, [Co(NH3)4Cl2]+ : diclorotetraammin h) Với phối tử nhiều càng như etylendiamin, số phối tử liên kết với ion trung tâm được thêm tiền tố Hi Lạp như bi-, tri-, tetrakis-, pentakis-, hexakis- ) VD: Co(en)33+ : trietylendiamin Tiền tố Hi Lạp thường sử dụng khi tiền tố

La tinh có trong tên của phối tử như triethylamine, N(CH3)3 Trong trường hợp này tên phối tử được viết trong ngoặc đơn VD [Co(N(CH3)3)4]2+ : tetrakis(triethylamine)

4.Với phức cation hoặc phức trung hòa tên nguyên tử trung tâm = tên kim loại + (số oxi hóa ) Cr(H2O)5Cl]2+: ion choro pentaaquacrom(III),

Cr(NH3)3Cl3]: tricloro triammin crom (III)

Với phức anion: tên nguyên tử trung tâm = tên kim loại (ion) + “at” +(số oxi hóa La Mã)

(Tên phức anion kết thúc bằng đuôi at), phức cation và trung hoà gọi bình thường

VD [Cr(CN)6]3- : ion hexacyanocromat (III)

NH4[Cr(NH3)2(SCN)4] Amoni tetra thioxyanato Diammin crômat(III)

[Pt(NH3)4(NO2)Cl] SO4 Cloro nitro tetra ammin platin(IV) sunfat

[Co(en)2Cl2] SO4 Di cloro bis- etilendiamin coban(III) sunfat

1.4 Đồng phân không gian

• Rh(NH3)4 Br2 Cis- dibromo tetra ammin rodi (III)

• Rh(NH3)4 Br2 Trans- dibromo tetra ammin rodi (III)

7) Đồng phân quang học

• +) d hay (+) : quay phải

• +) l hay (-) : quay trái

8) Nhóm cầu : để chữ trước nhóm cầu

[(H2O)4Fe(OH)2 Fe(H2O)4](SO4)2 Octa aquơ - di hidroxo di fero(III) sunfat [(NH3)4Co(NO2)(NH2)Co(NH3)4](SO4)2

Octa ammin - amino- nitro dicoban(III) sunfat

Vị trí liên kết: để kí hiệu nguyên tử liên kết trước tên nguyên tử trung tâm (NH4)2[Pt(SCN)6] Amoni hexa thioxyanato - S- platinat(IV)

(NH4)3[Co(NCS)6] Amoni hexa thioxyanato - N- cobanat(III)

CHƯƠNG 2: HÓA SINH VÔ CƠ VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA SINH VÔ CƠ

2.1 Sự ra đời của hóa sinh vô cơ

- Các sản phẩm hóa học tự nhiên và nhân tạo vừa là cơ sở của sự sống, vừa

là phương tiện dùy trì và phát triển cuộc sống, từ thực phẩm, thuốc men, trang phục … đến vật liệu xây dựng, đồ nội thất, công cụ sản xuất gọi

là Hóa sinh

- Hóa sinh Vô cơ là cầu nối giữa Hóa Sinh và Hóa học phức chất vì cơ bản

các kim loại có mặt trong cơ thể đều tồn tại dưới dạng phức chất.

- Hóa sinh vô cơ là Hóa học phức chất của các hệ sinh học với nhiệm vụ + Là nghiên cứu cấu tạo của các phức chất sinh học

+ Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cấu tạo đó với hoạt tính sinh học

2.2 Các phức chất sinh học tiêu biểu

- Nhiều phức chất được tìm thấy trong cơ thể sinh vật có khối lượng phân tử tương đối thâp Chúng được tạo thành giữa các aion đơn giản ( Cl-, CO3, HCO32-, PO4 3-, hay phân tử như NH3, H2O, amino axitv.v…)

Hình 1 Phức chất sắt Pophyrin IX (hem)

- Khả năng liên kết với oxi quyết định chức năng sinh học của hemoglobin là chất vận chuyển oxi

- Clorophyl và vitamin B12 cũng thuộc loại phức chất pophyrin Mg2+

là ion trung tâm trong clorophy, sắc tố màu lục trong lá cây

- Metalloprotein khác chứa các kim loại như molipden, kẽm, đồng v.v… và đóng vai trò quan trọng như cố định nito, thủy phân chuyển nhóm nguyên tử

- Feredoxin chữa các cụm sắt- lưu huỳnh Fe2S2 hay Fe4S4; nitrogenaza, enzim xúc tác cho quá trình cố định nito khí quyển

2.3 Ứng dụng của phức chât trong y học

- Hóa sinh vô cơ có vai trò rất quan trọng trong Y học Trong cơ thể con người có khoảng 60 nguyên tố hóa học, trong đó phần lớn là các kim loại

- Theo quan diểm của Y học, hàm lượng mỗi kim loại trong cơ thể chỉ được dao động trong một giới hạn nhất định Sự thiếu hay thừa đều dẫn đến rối loạn hoạt động cơ thể, nghĩa là dẫn đến bệnh tật, thậm chí

có thể sẫn đến sự chết

VD Thiếu sắt dẫn đến bệnh thiếu máu, thiếu canxi dẫn đến bệnh loãng xương… Dư sắt bệnh chàm da, dư caxi dẫn đến bệnh sỏi thận

- Y học hiện đại người ta dùng các loại thuốc chứa những hoạt chất có khả năng tạo phức với các kim loại Những kim loại cần bổ sung thường được đưa vào cơ thể dứoi dạng phức chất với các phối tử không gây độc cho cơ thể mà còn có tác dụng bổ ích như các amino axit, protein, đường, vitamin v.v

2.3.1.Phức platin

- Phức chất cis-[Pt(NH3)2Cl2 một hợp chất vô cơ có khả năng ức chế các tế bào ung thư như ung thư tinh hoàn, buồng trứng, bàng quang và các khối u ở đầu và cổ

- Vì cisplatin có độc tính cao đối với thận và chỉ có tác dụng với một

số bệnh ung thư

- Một số thuốc chống ung thư trên cơ sở Platin

2.3.2 Pophyrin

- Pophyrin tuy không tồn tại trong thiên nhiên nhưng những dẫn xuất của nó như hemoglobin, clorophin và xitocrom có vai trò rất lớn đối với sự sống của sinh vật

- Phức chất của pophirin với sắt được gọi là hem.

Phức chất của pophirin với Mg2+ được gọi là clorophin

- Hem và clorophin là hai chất chủ chốt trong cơ chế phức tạp của quá trình biến hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng sống của sinh vật

- Hemoglobin là chất hồng cầu có trong máu của ngừoi và hầu hết động vật

2.3.3 Phức của Molipden và hoạt tính sinh học của chúng

- Molypđen là kim loại 4d có mặt trong cơ thể và có vai trò rất quan trọng đối với sự sống Thiosemicacbazit và các dẫn xuất của nó – các thiosemicacbazon –có tính sinh học

- Phức chất thiosemicacbazonat kim loại có khả năng ức chế phát triển của ung thư

Phức chất của Mo(III) với thiosemicacbazit

Phức chất của Mo(V) với thiosemicacbazit

Phức chất của Mo(VI) với các dẫn xuất salixilandehit và axetylaxeton của thiosemicacbazit

- Phức chất Mo với thiosemicacbazon có khả năng diệt khuẩn cao cùng với khả năng ức chế sự phát triển ung thư

- Hai phức chất Mo(Hth)3Cl3 có tác dụng ức chế đáng kể đối với sự phát triển của khối u như làm giảm thể tích khối u, giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào và từ đó đã làm giảm chỉ số phát triển của u

2.4 Phức chất Glutamat Borat và thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho cây vừng

- Phức Glutamat borat neodim với thành phần của phức tương ứng là H2[Nd(Glu)(BO3)].3H2O và thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho cây vừng, đã thấy rằng:

+ Làm tăng tỷ lệ nảy mầm, tăng cường các chỉ tiêu sinh trưởng phát triển, tăng cường các quá trình sinh lý theo hướng thuận lợi

+ Tăng năng suất và chất lượng hạt của cây vừng

Hình 2: Cây vừng trước và sau khi được sử dụng làm phân bón vi lượng

2.5 Phức chất đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm và thử nghiệm hoạt tính sinh học đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương

-Phức chất này được tổng hợp từ ion đất hiếm Nd3+ và axitglutamic với Na2MoO4

-Phức chất Glutamat molypdatneodim ở các nồng độ thích hợp để ngâm hạt đậu và phun lên lá cây đậu tương đã thu được:

+ Chiều cao, diện tích lá, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây đậu tương ở giai đoạn ra hoa đều tăng lên

+ Rút ngắn được thời gian ra hoa,làm tăng cường độ quang hợp, cường

độ hô hấp của cây

+ Hàm lượng protit và lipt trong hạt đều tăng lên

2.6 Một số các nguyên tố khác được ứng dụng trong y học

Nguyên

tố

Hợp chất có

dược tính

Tên thương mại Vai trò y học

Li Li2CO3 Camcolit Chữa bệnh trầm cảm

Mg MgO Magnesia Chữa bệnh thừa axit trong dạ

dày

Co Vitamin B12 Cobaltamin S Bổ sung vitamin

Bi K3[Bi(xitrat)2] De - Nol Thuốc chữa bệnh thữa axit

trong dạ dày, loét dạ dày

việc chữa bệnh đái tháo

đường

Để làm tăng độ nhạy của phép chuẩn đoán ngừơi ta thường đưa vào cơ thể những chất có tác dụng làm nổi bật các hình ảnh thu được, do đó làm tăng

độ nhạy của phép chuẩn đoán

Ví dụ đồng vị phóng xạ 99TC đã được dùng trong y học hạt nhân trong việc chuẩn đoán bệnh ung thư xương bằng cách chụp ảnh gamma

KẾT LUẬN

- Hóa học phức chất đóng vai trò hết sức quan trọng trong nhiều lĩnh vực: hóa lý, hóa môi trường, hóa phân tích và đặc biệt trong lĩnh vực hóa sinh

- Phức chất trong hóa sinh được ứng dụng để sản xuất một số thuốc chống ung thư, tiểu đường…

- Những quá trình quan trọng nhất của sự sống như sự quang hợp, sự vận chuyển oxi và cacbon đioxit trong cơ thể…

- Ngày nay hóa học phức chất còn có nhiều ứng dụng trên lý thuyết nhưng trên thực tế chưa được sử dụng vào thực tế

- Nhiệm vụ của các nhà hóa học là tiếp tục nghiên cứu để ngành hóa học phức chất ngày càng phát triển rực rỡ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sách hóa sinh công nghiệp- Lê Ngọc Tú

2 Hóa Vô Cơ Tập 3 – Hoàng Nhâm

3 http://www.docsachysinh.com/sinh-hoc-phan-tu-te-bao/dai-cuong-sat-va-hemoglobin/

4 Google.com

5 http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/5506414/cm_id/3096916