Tổng hợp, nghiên cứu các phức chất của một số nguyên tố đất hiếm với hỗn hợp phối tử l aspatic, o phenantrolin và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM BẾ THỊ HỒNG LÊ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI HỖN HỢP PHỐI TỬ L-ASPATIC, O-PHENANTROLIN VÀ THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Nguyên, năm 2015http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Số hóa Trung tâm Học liệu –Thái Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁ I NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM BẾ THỊ HỒNG LÊ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI HỖN HỢP PHỐI TỬ L-ASPATIC, O-PHENANTROLIN VÀ THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60 44 0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG Thái Nguyên, năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa có cơng bố cơng trình khác i Thái Nguyên, tháng 05 năm 2015 Xác nhận giáo viên Tác giả luận văn hướng dẫn khoa học Bế Thị Hồng Lê PGS.TS Lê Hữu Thiềng Xác nhận Trưởng khoa Hóa học PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan i LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Khoa Hoá học - Trường Đại học sư phạm Thái Ngun Với lòng thành kính, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Lê Hữu Thiềng - Người hướng dẫn khoa học tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin trân trọng cảm ơn thầy, giáo Khoa Hóa học, Phòng Đào tạo - Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên; Phòng máy quang phổ IR; Phòng phân tch nhiệt; Phòng Hóa sinh ứng dụng Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, bạn bè, đồng nghiệp trường THPT Nà Giàng, Hà Quảng, Ban Giám đốc Sở GD&ĐT Cao Bằng, người thân yêu gia đình ln giúp đỡ, quan tâm, động viên, chia sẻ tạo điều kiện giúp em hồn thành tốt khóa học Thái Ngun, tháng 05 năm 2015 Tác giả Bế Thị Hồng Lê ii MỤC LỤC Trang iii LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược nguyên tố đất khả tạo phức chúng 1.1.1 Sơ lược nguyên tố đất hợp chất chúng 1.1.2 Khả tạo phức NTĐH 1.2 Sơ lược aminoaxit axit L-aspatc 13 1.2.1 Sơ lược aminoaxit 13 1.2.2 Sơ lược axit L-aspatic 16 1.3 Sơ lược o-phenantrolin 17 1.4 Phức chất aminoaxit, axit L-aspatc, o-phenantrolin với nguyên tố đất 18 1.5 Hoạt tính sinh học phức chất đất với aminoaxxit, ophenantrrolin 22 1.6 Một số phương pháp nghiên cứu phức rắn NTĐH 23 1.6.1 Phương pháp phổ hồng ngoại 24 iii 1.6.2 Phương pháp phân tích nhiệt 25 1.7 Giới thiệu chủng vi sinh vật kiểm định 26 Chương 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Thiết bị hoá chất 28 2.1.1 Thiết bị 28 iii 2.1.2 Hóa chất 28 2.2 Chuẩn bị hóa chất 29 -3 2.2.1 Dung dịch DTPA 10 M 29 2.2.2 Dung dịch asenazo (III) 0,1% 29 -2 2.2.3 Dung dịch LnCl3 10 M (Ln: Gd, Tb, Dy, Ho, Er) 29 2.3 Tổng hợp phức chất 29 2.4 Nghiên cứu phức chất 30 2.4.1 Xác định thành phần phức chất 30 2.4.2 Xác định nhiệt độ nóng chảy, độ tan độ dẫn điện mol dung dịch phức chất 32 2.4.3 Nghiên cứu phức chất phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 33 2.4.4 Nghiên cứu phức chất phương pháp phân tích nhiệt 33 2.5 Thăm dò tính kháng khuẩn, kháng nấm phối tử, phức chất 33 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Kết xác định thành phần phức chất 34 3.2 Kết xác định nhiệt độ nóng chảy, độ tan độ dẫn điện mol dung dịch phức chất 34 3.3 Kết nghiên cứu phức chất phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 36 3.4 Kết nghiên cứu phức chất phương pháp phân tích nhiệt 42 3.5 Kết thăm dò tnh kháng khuẩn, kháng nấm phối tử, phức chất 48 KẾT LUẬN 50 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ Asp DNA DTA DTPA Đietylen triamin pentaaxetic EDTA Etylen điamin tetraaxetic HEDTA IMDA IR Leu 10 Ln 11 MIC Nồng độ ức chế tối thiểu 12 NTA Axit nitrylotriaxetic 13 NTĐH Nguyên tố đất 14 Phen O-phenantrolin 15 RNA Axit Ribonucleic 16 TGA (TG) 17 XDTA 18 XRD 3+ L-aspatic Axit Deoxinucleic Differential thermal analysis (phân tch nhiệt vi phân) Axit hiđroxi etylenđiamintriaxetc Iminođiaxetic Infared radiaton (Phổ hấp thụ hồng ngoại) L-lơxin Ion lantanit Thermo Gravimetric Analysis (phân tích trọng lượng nhiệt) Axit xyclohexan điamin tetraaxetic Phổ X-Ray (phương pháp nhiễu xạ bột) iv Hình 3.8 Giản đồ phân tích nhiệt phức Gd(Asp) 3PhenCl3 3H2O Hình 3.9 Giản đồ phân tích nhiệt phức Tb(Asp) PhenCl3 3H2O Hình 3.10 Giản đồ phân tích nhiệt phức Dy(Asp) 3PhenCl3 3H2O Hình 3.11 Giản đồ phân tích nhiệt phức Ho(Asp) 3PhenCl 3.3H2O Hình 3.12 Giản đồ phân tích nhiệt phức Er(Asp) PhenCl 3.3H2O Bảng 3.6 Kết phân tích nhiệt phức chất Nhiệt độ Phức chất Gd(Asp)3PhenCl3.3H2O píc ( C) Hiệu hiệu ứng ứng nhiệt Độ giảm khối Dự đoán Dự lượng, % cấu tử đoán tách sản phẩm phân cuối hủy LT 122,482 Thu 260,332 nhiệt 384,533 Tỏa - 417,459 nhiệt - 455,684 6,018 TN 6,154 50,649 - 18,462 20,207 24,735 H2O Cháy phân hủy - Gd2O3 Tb(Asp)3PhenCl3.3H2O Dy(Asp)3PhenCl3.3H2O Ho(Asp)3PhenCl3.3H2O Er(Asp)3PhenCl3.3H2O 100,131 Thu 6,01 6,17 258,161 nhiệt - 48,233 380,132 Tỏa - 506,184 nhiệt - 21,92 20,352 23,674 H2O Cháy phân hủy 113,829 Thu 6,00 5,846 261,948 nhiệt - 46,899 383,339 Tỏa - 476,378 nhiệt - 24,961 20,713 22,294 Tb2O3 H2O Cháy Dy2O3 Thu 5,97 6,1 261,48 nhiệt - 56,091 386,6 Tỏa - 459,6 nhiệt - 16,985 20,88 20,824 5,814 H2O 44,604 Cháy Thu 5,95 255,2 nhiệt - 373,5 - 421,26 595,97 Tỏa nhiệt - phân hủy 99,97 100,6 - H2O Cháy - phân hủy Ho2O3 - phân hủy - 28,151 21,083 21,431 (-) Khơng xác định Trên giản đồ phân tích nhiệt phức chất, nhận thấy: Er2O3 - Phức Gd(Asp) PhenCl 3H2O (Hình 3.8) có hiệu ứng, o o có hiệu ứng thu nhiệt 122,482 C; 260,33 C hiệu ứng tỏa nhiệt o o o 384,533 C; 417,459 C; 455,684 C - Phức Tb(Asp) 3PhenCl 3.3H2 O (Hình 3.9) có hiệu ứng, o o có hiệu ứng thu nhiệt 100,131 C; 258,161 C hiệu ứng tỏa o o nhiệt 380,132 C; 506,184 C - Phức Dy(Asp) PhenCl 3.3H2 O (Hình 3.10) có hiệu ứng, o o có hiệu ứng thu nhiệt 113,829 C; 261,948 C hiệu ứng tỏa o o nhiệt 383,339 C; 476,378 C - Phức Ho(Asp) PhenCl 3.3H2 O (Hình 3.11) có hiệu ứng, o o có hiệu ứng thu nhiệt 99,97 C; 261,48 C hiệu ứng tỏa nhiệt o o 386,6 C; 459,6 C - Phức Er (Asp) 3PhenCl 3H2O (Hình 3.12) có hiệu ứng, o o có hiệu ứng thu nhiệt 100,6 C; 255,2 C hiệu ứng tỏa nhiệt o o o 373,5 C; 421,26 C; 595,97 C Khi tnh toán độ giảm khối lượng đường TG thấy rằng: hiệu ứng thu nhiệt thứ có xấp xỉ phân tử nước tách o phức chất Nhiệt độ tách nước phức chất (từ 99,97 C đến o 122,482 C) thuộc khoảng tách nước kết tnh hợp chất Từ có th ể kết luận rằng, phân tử nước phức chất nước kết tnh [5], o hiệu ứng thu nhiệt thứ hai khoảng nhiệt độ từ 255,2 C đến o 261,948 C hiệu ứng tỏa nhiệt nằm khoảng nhiệt độ từ 373,5 o o C đến 595,97 C ứng với trình cháy phân hủy thành phần phức chất Ở nhiệt độ cao nhiệt độ hiệu ứng tỏa nhiệt sau độ giảm khối lượng phức chất không đáng kể, giả thiết có hình thành sản phẩm cuối (Ln 2O3) phân hủy phức chất 3.5 Kết thăm dò tính kháng khuẩn, kháng nấm phối tử, phức chất Hoạt tnh kháng khuẩn, kháng nấm đánh giá qua số MIC (nồng độ ức chế tối thiểu) o-phenantrolin, phức chất Gd(Asp) PhenCl 3H2O Ho(Asp) PhenCl3 3H2O dòng vi khuẩn dòng nấm được trình bày bảng 3.7: Bảng 3.7 Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm mẫu thử o-phen 32 128 B.subtlis 128 128 32 L.fermentum >128 >128 128 S.enterica 128 128 32 E.coli 32 128 P.aeruginosa >128 >128 128 128 >128 Gram (-) Nấm vật nấm kiểm định - MIC (μg/ml) Gd(Asp)3PhenCl3.3H2O Ho(Asp)3PhenCl3.3H2O S.aureus Gram (+) Nồng độ ức chế tối thiểu phát triển vi sinh Hợp chất C.albican Từ kết bảng 3.7 sơ nhận xét sau: Ở nồng độ thử, o-phenantrolin có khả kháng với chủng vi khuẩn chủng nấm Phức Gd(Asp)3PhenCl3.3H2O có khả kháng 4/6 chủng vi khuẩn: S.aureus (giá trị MIC = 32μg/ml), B.subtlis S.enterica (giá trị MIC = 128 μg/ml), E.coli (giá trị MIC = 32μg/ml) chủng nấm C.albican (giá trị MIC = 128μg/ml) Phức Ho(Asp)3PhenCl3.3H2O có khả kháng 4/6 chủng vi khuẩn: S.aureus (giá trị MIC = 32μg/ml), B.subtilis S.enterica (giá trị MIC = 128 μg/ml), E.coli (giá trị MIC = 32μg/ml) Cả hai phức chất có khả kháng khuẩn kháng nấm o-phenantrolin, phức Gd 3+ hai loại khuẩn S.aureus E.coli có số MIC tương đối thấp 32μg/ml KẾT LUẬN Đã tổng hợp phức rắn NTĐH (Gd, Tb, Dy, Ho, Er) với hỗn hợp phối tử axit L-aspatic o-phenantrolin Bằng phương pháp: Phân tích nguyên tố, phổ hấp thụ hồng ngoại phân tch nhiệt xác định: Các phức có thành phần Ln(Asp)3PhenCl3.3H2O (Ln: Gd, Tb, Dy, Ho, Er) Đã xác định nhiệt độ nóng chảy, độ tan nước phức chất, phức chất chất điện li Đã xác định phân tử axit L-aspatc chiếm vị trí phối trí phức chất, liên kết với ion Ln 3+ qua nguyên tử nitơ nhóm amin vị trí α qua nguyên tử oxi nhóm cacboxyl Phân tử o - phenantrolin chiếm vị trí phối trí phức chất, liên kết với ion Ln 3+ qua nguyên tử nitơ dị vòng Kết thử hoạt tnh kháng khuẩn, kháng nấm cho thấy: phức chất Gd(Asp) PhenCl 3H2O có khả kháng 4/6 chủng vi khuẩn chủng nấm, phức chất Ho(Asp) PhenCl 3H2 O có khả kháng 4/6 chủng vi khuẩn đem thử Khả kháng khuẩn nấm phức chất o-phenantrolin DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ Lê Hữu Thiềng, Bế Thị Hồng Lê (2015), “Tổng hợp nghiên cứu thăm dò hoạt tính sinh học phức chất gadolini, holmi với hỗn hợp phối tử L-aspatic ophenantrolin”, Tạp chí Hóa học, T.53(3E12), Tr 89-92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mạc (1978), Thuốc thử hữu cơ, NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội Nguyễn Hoa Du (2001), "Tổng hợp nghiên cứu tnh chất phức chất hỗn hợp tạo thành hệ ion đất (III) - đibenzoylmetan - bazơ hữu ứng dụng chúng", Luận án tến sĩ Hoá học, Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Lân Dũng (2001), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, tập III, NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội Phạm Văn Hai, Nguyễn Tuấn Lê (2010), "Tổng hợp phức chất đa phối tử nguyên tố đất thử nghiệm hoạt tính sinh học đến sinh trưởng phát triển đậu tương" Tạp chí khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số (40), trang 84 - 90 Lê Chí Kiên (2007), Hóa học phức chất, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thị Hiền Lan, Nghiêm Thị Hương (2014), “Tổng hợp nghiên cứu khả phát quang phức chất hỗn hợp phối tử Salixylat o-phenantrolin với số nguyên tố đất nặng”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học – T.19 (1), Tr.50-55 Đặng Thị Thanh Lê, Lê Hữu Thiềng, Lý Minh Đức (2012), "Tổng hợp nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất (Pr, Nd, Eu, Gd) với DL.alanin", Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Số 01, Tr.97-102 Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Minh Hải, Nguyễn Hùng Huy (2014), “Tổng hợp nghiên cứu phức chất hỗn hợp số đất với Naphthoyltrifloaxeton Bis-pyridin”, Tạp chí phân tch Hóa, Lý Sinh học – T.19 (2), Tr.3-8 Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Thị Hiền Lan (2008), “Tổng hợp khảo sát khả thăng hoa số phức chất nguyên tố đất với axit cacboxylic”, Tạp chí Hóa học, T.46(5), Tr.583-587 10 Hồng Nhâm (2003), Hóa học vơ tập 3, NXB Giáo dục 11 Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong (2009), Hóa học hữu tập III, NXB Giáo dục Việt Nam 12 Nguyễn Văn Ri (2011), Giáo trình thực tập Hóa phân tích, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội 13 Lê Hữu Thiềng (2013), Giáo trình nguyên tố hiếm, NXB Giáo dục Việt Nam 14 Lê Hữu Thiềng (2002), Nghiên cứu tạo phức số nguyên tố đất với L-phenylalanin thăm dò hoạt tính sinh học chúng, Luận án tến sĩ Hóa học, Hà Nội 15 Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Hồi Ánh, Ngơ Thị Hoa (2013), “Tổng hợp, nghiên cứu, thăm dò hoạt tính sinh học phức chất Lantan với axit Lglutamic o-phenantrolin”, Tạp chí hóa học, T.51(3AB), Tr.554-558 16 Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Hồi Ánh, Ngơ Thị Hoa (2013), “Tổng hợp, nghiên cứu, thăm dò hoạt tnh sinh học phức chất hỗn hợp europi, axit L-glutamic, o-phenantrolin”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, T.19 (2), Tr.33-39 17 Lê hữu Thiềng, Nguyễn Văn Đoàn (2008), “Tổng hợp nghiên cứu tnh chất phức đa nhân Lantan với axit L-glutamic”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học – T.13 (1), Tr.87-90 18 Lê Bá Thuận, Đỗ Ngọc Liên, Nguyễn Đức Vượng, Nguyễn Trọng Hùng, Lưu Xuân Đĩnh (2007), “Nghiên cứu chế tạo màng chuyển hóa ánh sáng polietylen có chứa chất Bis(1,10-phenantrolin) europi(III)nitrat”, Tạp chí Hóa học – T.45 (4), Tr 432-437 19 Lê Minh Tuấn, Nguyễn Đình Bảng, Nguyễn Trọng Uyển (2007), “Tổng hợp nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất (La, Pr, Nd, Sm) với L-isolơxin”, Tạp chí khoa học cơng nghệ - T.45 (5), Tr.67-91 20 Nguyễn Đức Vượng (2011), “Nghiên cứu trồng cải xanh nhà màng chuyển hóa ánh sáng chứa phức chất (phen)2Eu1-xYx(NO3)3 vụ Đơng Xn 2009-2011 Quảng Bình” Kỉ yếu HT tồn quốc Hóa VƠ CƠ ĐẤT HIẾM - PHÂN BÓN, TPHCM, Tr.621-627 21 Nguyễn Đức Vượng cộng (2011), “Nghiên cứu trồng cà chua nhà màng chuyển hóa ánh sáng chứa phức chất (phen) Eu 1- x Y x (NO ) vụ Đơng Xn 2009-2011 Quảng Bình”, Tạp chí Khoa học, Số 3, Tr 115-123 22 Nguyễn Đức Vượng, Nguyễn Đình Luyện, Nguyễn Mậu Thành (2012), “Tổng hợp nghiên cứu tính chất huỳnh quang phức chất 1,10phenantrolin tecbi(III)nitrat”, Tạp chí Hóa học, T.50 (1), Tr.101-104 23 Một số trang Web: Nguyễn Khắc Vinh, Bùi Đức Thắng (2010), Đất hiếm, tềm lớn Việt Nam, htp://nld.com.vn, ngày 24/10/2010 Nguyễn Được (2011), Đất - nguyên liệu kỷ, http://www.tapchicongnghiep.vn, ngày 25/4/2011 Tài liệu tiếng Anh: 24 He Qizhuang, Yang Jing, Min Hui, Li Hexing (2006), “Studies on the spectra and antbacterial properties of rare earth dinuclear complexes with Lphenylalanine and o-phenanthroline”, Materials letters, vol.60 (3), pp.317 – 320 25 Jin Huang, Yinghao Xu, Xiaoke Chen, Dongfang Xu, Yanming Xu, Qizhuang He (2012), "Synthesis, characterizaton and propertes of some rare earth complexes with 2,6-pyridine dicarboxylic acid and α-Picolinic acid", Joumal of rare earths, vol.30 (6), pp.586-591 26 Yu Hui, He Qizhuang, Yang Jing, Zheng Wenjie (2006), “Synthesis, 3+ 3+ 3+ Characterization and Antibacterial propertes of rare earth (Ce , Pr , Nd , 3+ 3+ Sm , Er ) complexes with L-aspartic acid and o-phenanthroline”, Journal of rare earths, vol.24 (1), pp.4-8 1,2 1* 27 Z H Zhang , Z J Ku , H R Li , Y Liu and S S Qu (2005), “Calorimetric and thermal decompositon kinetc study of Tb(Tyr)(Gly)3Cl3.3H2O”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol.79, pp.169-173 ... tài: Tổng hợp, nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất với hỗn hợp phối tử L- aspatic, o- phenantrolin thăm dò hoạt tnh sinh học chúng Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ l ợc nguyên tố đất khả t o phức. ..ĐẠI HỌC THÁ I NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM BẾ THỊ HỒNG L TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI HỖN HỢP PHỐI TỬ L- ASPATIC, O- PHENANTROLIN VÀ THĂM DỊ HOẠT TÍNH SINH. .. t o phức với NTĐH O- phenantrolin bazơ hữu dị vòng t o phức với NTĐH, phong phú số l ợng, đa dạng cấu trúc tính chất Nhiều phức chất đất có hoạt tính sinh học cao Phức chất NTĐH với hỗn hợp phối