ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA SINH

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 hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS: TRẦN NGỌC TUYỀN ĐINH VĂN SAO LỚP : HÓA K36 Huế, tháng 12 năm 2014 ………………………………………………………………… Sinh Viên: Đinh Văn Sao Mở đầu…………………………………………………………………….3 Chương 1:Giới thiệu chung phức chất…………………………………4 1.1 Khái niệm phân loại phức chất………………………………4 1.2 Cấu tạo phức chất…………………………………………… 1.3 Danh pháp phức chất………………………………………… 1.4 Đồng phân không gian…………………………………………… Chương 2: Hóa sinh vô ứng dụng phức chất hóa sinh vô cơ………………………………………………………………………….9 2.1 Sự đời hóa sinh vô cơ………………………………………9 2.2 Các phức chất sinh học tiêu biểu…………………………………10 2.3 Ứng dụng phức chât y học…………………… ………11 2.3.1 Phức platin……………………………………………………… 11 2.3.2 Pophyrin…………………………………………………….…….12 2.3.3 Phức Molipden hoạt tính sinh học chúng….………….14 2.4 Phức chất Glutamat Borat thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho vừng………………………………………………………………15 2.5 Phức chất đa phối tử nguyên tố đất thử nghiệm hoạt tính sinh học đến sinh trưởng phát triển đậu tương……16 2.6 Một số nguyên tố khác ứng dụng y 17 Kết luận………………………………………………………………… 18 Tài liệu tham khảo…………………………………………………… 19 Sinh Viên: Đinh Văn Sao Lời mở đầu ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA SINH VÔ CƠ Tổng hợp nghiên cứu hợp chất phức tạp hướng phát triển hoá học vô đại Có thể nói hoá học phức chất phát triển rực rỡ nơi hội tụ thành tựu hoá lí, hoá phân tích, hoá học hữu cơ, hoá sinh, hoá môi trường, hoá dược Đặc biệt hoá học phức chất phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hoá sinh lí thuyết ứng dụng: nhiều thành tựu lĩnh vực hóa sinh vô y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất hệ sinh học Vì tìm hiểu “Ứng dụng phức chất lĩnh vực hóa sinh vô “ Sinh Viên: Đinh Văn Sao CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT 1.1 Khái niệm phân loại phức chất a Khái niệm Phức chất hợp chất tạo thành nhóm riêng biệt với đặc trưng sau: - Có mặt phối trí - Không phân li hoàn toàn dung dịch - Có thành phần phức tạp Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4] AlF3 + 3NaF = Na3[AlF6] Ag+ + NH3 = [Ag(NH3)2]+ b Phân loại phức chất + Dựa vào thành phần 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 ion phức VD [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(NH3)4]Cl2 + Dựa theo chất phối tử người taọ phức VD [Co(H2O)6]2+, [Pt(OH)6]2+ Dựa theo cấu trúc cầu nội phức VD [NH3Cr-OH-Cr(NH3)5]Cl5 Sinh Viên: Đinh Văn Sao 1.2 Cấu tạo phức chất Công thức tổng quát: [MLx]nXn VD [Zn(NH3)4]Cl2 Cầu ngoại Phối tử Ion trung tâm Cầu nội • Ion trung tâm: Các nhóm nguyên tử, phân tử hay ion xếp cách xác định xung quanh ion hay nguyên tử tạo phức, ion hay nguyên tử gọi ion trung tâm(hay chất tạo phức) • Phối tử hay nhóm (ligan) : nhóm ion hay phân tử xếp cách xác định xung quanh ion trung tâm • Cầu nội : Tập hợp ion trung tâm phối tử tạo nên cầu nội củ phức chất Cầu nội thường đặt dấu ngoặc vuông [ ] Tổng điện tích thành phần cầu nội tạo nên điện tích cầu nội phức chất • Cầu ngoại: ion mang điện tích để trung hoà điện tich cầu nội gọi cầu ngoại Hoá trị bão hoà cầu nội cầu ngoại, hoá trị phụ bão hoà cầu nội • Dung lượng phối trí : Dung lượng phối trí phối tử số chỗ mà chiếm đựơc bên cạnh ion trung tâm Một phối tử , tuỳ thuộc vào chất , liên kết với ion trung tâm qua 1, 2, hay nhiều nguyên tử thành phần nó; Trong trường hợp , phối tử gọi tương ứng phối tử có dung lượng phối trí 1, 2, Sinh Viên: Đinh Văn Sao • Số phối trí : số liên kết mà ion trung tâm tạo thành với phối tử 1.3 Danh pháp phức chất • Theo qui ước hiệp hội Quốc tế hoá học lý thuyết ứng dụng IUPAC ; tên phức chất gọi sau: 1) Với hợp chất ion: tên cation + tên anion (Gọi cation trước , anion sau) • Số oxi hoá nguyên tử trung tâm ghi số la mã đặt dấu ngoặc đơn 2) Phức chất trung hoà gọi tên cầu nội 3) Các quy tắc goi tên phối tử a.Tên phối tử gọi trước đến tên nguyên tử trung tâm b Tên phối tử xếp theo vần α,β c Tên phối tử trung hòa đọc tên phân tử, ngoại trừ: H 2O (gọi aqua), NH3 (gọi ammin) , CO: cacbonyl, NO: nitrozyl d Tên phối tử anion: tên anion + “o” VD Cl- cloro ; SO42- : sunfato, OH- : hidroxo , NO2- : nitro • Tên phối tử âm kết thúc hậu tố -o – -ide -o – -ite -ito – -ate -ato Sinh Viên: Đinh Văn Sao Phối tử Tên bromide, Br- bromo chloride, Cl- chloro cyanide, CN- cyano Hydroxide, OH- hydroxo oxide, O2- oxo fluoride, F- fluoro carbonate, CO32- carbonato oxalate, C2O42- oxalato Sulfate, SO42- sulfato thiocyanate, SCN- thiocyanato thiosulfate, S2O32- thiosulfato Sulfite, SO32- sulfito Công thức tên 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 Sinh Viên: Đinh Văn Sao -NCS- isothiocyanato* -SCN- thiocyanato* SO42- sulfato SO32- sulfito NO3- nitrato* -NO2- nitro* -ONO- nitrito* CO32- carbonate e) Phối tử cation : gọi tên cation thêm đuôi ium • NH2NH3+ : hidrazinium f) Thứ tự gọi tên phối tử : Lần lượt gọi anion , phân tử trung hoà đến cation Trong phạm vi loại phối tử gọi phôí tử đơn giản trước, phối tử phức tạp sau Nếu có nhiều phối tử giống liên kết với nguyên tử trung tâm tên phối tử thêm tiền tố Latinh (di-, tri- tetra-, penta, hexa- ) để số lượng phối tử PtCl42- :tetrachoro, [Co(NH3)4Cl2]+ : diclorotetraammin h) Với phối tử nhiều etylendiamin, số phối tử liên kết với ion trung tâm thêm tiền tố Hi Lạp bi-, tri-, tetrakis-, pentakis-, hexakis- ) VD: Co(en)33+ : trietylendiamin Tiền tố Hi Lạp thường sử dụng tiền tố La tinh có tên phối tử triethylamine, N(CH3)3 Trong trường hợp tên phối tử viết ngoặc đơn VD [Co(N(CH3)3)4]2+ : tetrakis(triethylamine) 4.Với phức cation 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) Sinh Viên: Đinh Văn Sao (Tên phức anion kết thúc đuôi at), phức cation 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 đời hóa sinh vô - Các sản phẩm hóa học tự nhiên nhân tạo vừa sở sống, vừa phương tiện dùy trì phát triển sống, từ thực phẩm, thuốc men, trang phục … đến vật liệu xây dựng, đồ nội thất, công cụ sản xuất gọi Hóa sinh Sinh Viên: Đinh Văn Sao - Hóa sinh Vô cầu nối Hóa Sinh Hóa học phức chất kim loại có mặt thể tồn dạng phức chất - Hóa sinh vô Hóa học phức chất hệ sinh học với nhiệm vụ + Là nghiên cứu cấu tạo phức chất sinh học + Làm sáng tỏ mối quan hệ cấu tạo với hoạt tính sinh học 2.2 Các phức chất sinh học tiêu biểu - Nhiều phức chất tìm thấy thể sinh vật có khối lượng phân tử tương đối thâp Chúng tạo thành aion đơn giản ( Cl-, CO3, HCO32-, PO4 3-, hay phân tử NH3, H2O, amino axitv.v…) Hình Phức chất sắt Pophyrin IX (hem) - Khả liên kết với oxi định chức sinh học hemoglobin chất vận chuyển oxi - Clorophyl vitamin B12 thuộc loại phức chất pophyrin Mg 2+ ion trung tâm clorophy, sắc tố màu lục - Metalloprotein khác chứa kim loại molipden, kẽm, đồng v.v… đóng vai trò quan trọng cố định nito, thủy phân chuyển nhóm nguyên tử Sinh Viên: Đinh Văn Sao 10 - Feredoxin chữa cụm sắt- lưu huỳnh Fe 2S2 hay Fe4S4; nitrogenaza, enzim xúc tác cho trình cố định nito khí 2.3 Ứng dụng phức chât y học - Hóa sinh vô có vai trò quan trọng Y học Trong thể người có khoảng 60 nguyên tố hóa học, phần lớn kim loại - Theo quan diểm Y học, hàm lượng kim loại thể dao động giới hạn định Sự thiếu hay thừa dẫn đến rối loạn hoạt động thể, nghĩa dẫn đến bệnh tật, chí sẫn đến 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 đại người ta dùng loại thuốc chứa hoạt chất có khả tạo phức với kim loại Những kim loại cần bổ sung thường đưa vào thể dứoi dạng phức chất với phối tử không gây độc cho thể mà có tác dụng bổ ích amino axit, protein, đường, vitamin v.v 2.3.1.Phức platin - Phức chất cis-[Pt(NH3)2Cl2 hợp chất vô có khả ức chế tế bào ung thư ung thư tinh hoàn, buồng trứng, bàng quang khối u đầu cổ - Vì cisplatin có độc tính cao thận có tác dụng với số bệnh ung thư - Một số thuốc chống ung thư sở Platin Sinh Viên: Đinh Văn Sao 11 2.3.2 Pophyrin - Pophyrin không tồn thiên nhiên dẫn xuất hemoglobin, clorophin xitocrom có vai trò lớn sống sinh vật - Phức chất pophirin với sắt gọi hem Sinh Viên: Đinh Văn Sao 12 Phức chất pophirin với Mg2+ gọi clorophin - Hem clorophin hai chất chủ chốt chế phức tạp trình biến hóa lượng mặt trời thành lượng sống sinh vật Sinh Viên: Đinh Văn Sao 13 - Hemoglobin chất hồng cầu có máu ngừoi hầu hết động vật 2.3.3 Phức Molipden hoạt tính sinh học chúng - Molypđen kim loại 4d có mặt thể có vai trò quan trọng sống Thiosemicacbazit dẫn xuất – thiosemicacbazon –có tính sinh học - Phức chất thiosemicacbazonat kim loại có khả ức chế phát triển ung thư Phức chất Mo(III) với thiosemicacbazit Phức chất Mo(V) với thiosemicacbazit Sinh Viên: Đinh Văn Sao 14 Phức chất Mo(VI) với dẫn xuất salixilandehit axetylaxeton thiosemicacbazit - Phức chất Mo với thiosemicacbazon có khả diệt khuẩn cao với khả ức chế phát triển ung thư - Hai phức chất Mo(Hth)3Cl3 có tác dụng ức chế đáng kể phát triển khối u làm giảm thể tích khối u, giảm mật độ tế bào ung thư, giảm tổng số tế bào từ làm giảm số phát triển u 2.4 Phức chất Glutamat Borat thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho vừng - Phức Glutamat borat neodim với thành phần phức tương ứng H2[Nd(Glu)(BO3)].3H2O thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho vừng, thấy rằng: + Làm tăng tỷ lệ nảy mầm, tăng cường tiêu sinh trưởng phát triển, tăng cường trình sinh lý theo hướng thuận lợi + Tăng suất chất lượng hạt vừng Sinh Viên: Đinh Văn Sao 15 Hình 2: Cây vừng trước sau sử dụng làm phân bón vi lượng 2.5 Phức chất đa phối tử nguyên tố đất thử nghiệm hoạt tính sinh học đến sinh trưởng phát triển đậu tương -Phức chất tổng hợp từ ion đất Nd 3+ axitglutamic với Na2MoO4 -Phức chất Glutamat molypdatneodim nồng độ thích hợp để ngâm hạt đậu phun lên đậu tương thu được: + Chiều cao, diện tích lá, trọng lượng tươi trọng lượng khô đậu tương giai đoạn hoa tăng lên + Rút ngắn thời gian hoa,làm tăng cường độ quang hợp, cường độ hô hấp + Hàm lượng protit lipt hạt tăng lên Sinh Viên: Đinh Văn Sao 16 2.6 Một số nguyên tố khác ứng dụng y học Nguyên Hợp chất có Tên thương mại Vai trò y học tố Li N Mg dược tính Li2CO3 N2O MgO Camcolit Khí cười Magnesia Chữa bệnh trầm cảm Trầm cảm Chữa bệnh thừa axit Co Zn Br I Bi V Vitamin B12 ZnO NaBr I2 K3[Bi(xitrat)2] Cobaltamin S Calamin De - Nol dày Bổ sung vitamin Thuốc bôi da Thuốc an thần Chống nhiễm khuẩn Thuốc chữa bệnh thữa axit dày, loét dày Chất mô insulin BMOV việc chữa bệnh đái tháo đường Để làm tăng độ nhạy phép chuẩn đoán ngừơi ta thường đưa vào thể chất có tác dụng làm bật hình ảnh thu được, làm tăng độ nhạy phép chuẩn đoán Ví dụ đồng vị phóng xạ 99TC dùng y học hạt nhân việc chuẩn đoán bệnh ung thư xương cách chụp ảnh gamma KẾT LUẬN Sinh Viên: Đinh Văn Sao 17 - Hóa học phức chất đóng vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực: hóa lý, hóa môi trường, hóa phân tích đặc biệt lĩnh vực hóa sinh - Phức chất hóa sinh ứng dụng để sản xuất số thuốc chống ung thư, tiểu đường… - Những trình quan trọng sống quang hợp, vận chuyển oxi cacbon đioxit thể… - Ngày hóa học phức chất có nhiều ứng dụng lý thuyết thực tế chưa sử dụng vào thực tế - Nhiệm vụ nhà hóa học tiếp tục nghiên cứu để ngành hóa học phức chất ngày phát triển rực rỡ Sinh Viên: Đinh Văn Sao 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách hóa sinh công nghiệp- Lê Ngọc Tú Hóa Vô Cơ Tập – Hoàng Nhâm http://www.docsachysinh.com/sinh-hoc-phan-tu-te-bao/dai-cuong-sat-vahemoglobin/ Google.com http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/5506414/cm_id/3096916 Sinh Viên: Đinh Văn Sao 19 ... lượng khô đậu tương giai đoạn hoa tăng lên + Rút ngắn thời gian hoa, làm tăng cường độ quang hợp, cường độ hô hấp + Hàm lượng protit lipt hạt tăng lên Sinh Viên: Đinh Văn Sao 16 2.6 Một số nguyên tố... tâm qua 1, 2, hay nhiều nguyên tử thành phần nó; Trong trường hợp , phối tử gọi tương ứng phối tử có dung lượng phối trí 1, 2, Sinh Viên: Đinh Văn Sao • Số phối trí : số liên kết mà ion trung tâm... Văn Sao 10 - Feredoxin chữa cụm sắt- lưu huỳnh Fe 2S2 hay Fe4S4; nitrogenaza, enzim xúc tác cho trình cố định nito khí 2.3 Ứng dụng phức chât y học - Hóa sinh vô có vai trò quan trọng Y học Trong