Một số phƣơng pháp nghiên cứu phức chất

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.5. Một số phƣơng pháp nghiên cứu phức chất

1.5.1. Phương pháp phân tích nhiệt

Đây là phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu phức rắn, áp dụng phương pháp này cho ta nhiều thông tin về phức chất.

Cơ sở của phương pháp phân tích nhiệt là: dựa vào các hiệu ứng nhiệt để nghiên cứu những q trình phát sinh ra khi đun nóng hoặc làm nguội chất. Xây dựng giản đồ biểu thị sự biến đổi tính chất theo thời gian, dựa vào các giản đồ này có thể suy luận được thành phần và nhiều dữ kiện khác của các chất khi xảy ra các hiệu ứng nhiệt. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi tính chất của một chất trong hệ tọa độ: nhiệt độ - thời gian gọi là giản đồ nhiệt. Thơng thường giản đồ nhiệt có ba đường:

Đường T chỉ sự biến đổi đơn thuần của mẫu nghiên cứu theo thời gian. Đường này cho biết nhiệt độ xảy ra sự biến hóa.

Đường DTA cũng chỉ ra sự biến đổi của nhiệt độ nhưng so với mẫu chuẩn (đường phân tích nhiệt vi phân). Đường này cho biết hiệu ứng nào là hiệu ứng thu nhiệt, hiệu ứng nào là hiệu ứng tỏa nhiệt. Hiệu ứng thu nhiệt ứng với pic cực tiểu, hiệu ứng tỏa nhiệt ứng với pic cực đại trên đường DTA.

Đường TGA (đường phân tích trọng lượng nhiệt) cho biết biến thiên khối lượng của mẫu nghiên cứu trong q trình đun nóng. Nhờ đường này có thể suy luận thành phần của phức chất căn cứ vào độ giảm của khối lượng khi xảy ra các hiệu ứng nhiệt.

Dựa vào phương pháp phân tích nhiệt, cho phép chúng ta thu được những dữ kiện về tính chất của phức rắn như:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Xác định được phức có chứa nước hay khơng chứa nước, đó là nước phối trí hay nước kết tinh. Phức chứa nước thì hiệu ứng mất nước là hiệu ứng thu nhiệt. Nhiệt độ của hiệu ứng mất nước kết tinh thường thấp hơn nhiệt độ của hiệu ứng mất nước phối trí.

Hiện tượng đồng phân hình học, hiện tượng đa hình của phức thường kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt [4].

1.5.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại

Phổ hấp thụ hồng ngoại là phương pháp vật lý hiện đại cho nhiều thông tin quan trọng về thành phần và cấu tạo của phức chất.

Cơ sở của phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại là: chiếu mẫu nghiên cứu bằng bức xạ hồng ngoại có thể làm dịch chuyển mức năng lượng dao động quay của các phân tử. Mỗi nhóm nguyên tử trong phân tử được đặc trưng bằng một số dải hấp thụ nhất định trong phổ hồng ngoại. Do ảnh hưởng của các nhóm khác nhau trong phân tử, các dải hấp thụ thuộc nhóm đang xét sẽ bị dịch chuyển về vị trí hay thay đổi về cường độ. Dựa trên chiều hướng dịch chuyển, mức độ thay đổi vị trí các dải hấp thụ có thể thu được những thông tin quan trọng về cấu tạo của các hợp chất.

Khi phối tử tham gia vào cầu phối trí của phức chất thì phổ hấp thụ hồng ngoại của chúng bị thay đổi, sự thay đổi này có liên quan đến sự thay đổi kiểu liên kết giữa ion kim loại và phối tử. Để phát hiện kiểu thay đổi đó, người ta so sánh phổ hấp thụ hồng ngoại của những hợp chất chứa phối tử mà các dạng liên kết trong những hợp chất này đã được xác định rõ. Việc nghiên cứu phức chất bằng phương pháp này còn cho biết kiểu liên kết trong phức chất.

Việc gán ghép các dải hấp thụ được thực hiện trên cơ sở tính tốn các dao động chuẩn (đối xứng hoặc bất đối xứng) của các nhóm nguyên tử. Để

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

nhận biết các nhóm nguyên tử hoặc các nhóm đặc trưng trong phân tử hợp chất nghiên cứu, tra bảng các tần số đặc trưng trong tài liệu tra cứu.

Việc phân tích phổ hồng ngoại của các phức aminoaxit với kim loại không phải dễ dàng. Bởi sự hấp thụ của nhóm amin bị xen phủ bởi sự hấp thụ của nhóm nước kết tinh, còn tần số dao động của nhóm - COO-

thì khơng những chịu ảnh hưởng của sự tạo phức mà còn chịu ảnh hưởng của liên kết hiđro giữa nhóm -C=O với nhóm -NH2 của phân tử khác. Mặt khác tần số dao

động bất đối xứng của nhóm - COO-

và tần số dao động biến dạng của nhóm

NH2 trong phức của amino axit cùng nằm trong vùng gần 1600 cm-1 càng làm

khó khăn cho việc qui gán các tần số hấp thụ. Do đó việc gán các dải hấp thụ cho các dao động xác định nhiều khi không thống nhất [4].

1.5.3. Phương pháp đo độ dẫn điện

Đây cũng là phương pháp thuận tiện, được áp dụng rộng rãi để nghiên cứu phức chất. Nguyên tắc của phương pháp là: xác lập một số trị số trung bình mà độ dẫn điện mol(μ) hoặc độ dẫn điện đương lượng (λ) của dung dịch phức chất dao động xung quanh chúng. Các giá trị này sẽ đặc trưng cho tính chất điện li của các phân tử phức chất trong dung dịch.

Khi nghiên cứu phức chất bằng phương pháp này, trước tiên ta xác định độ dẫn điện riêng χ của dung dịch cần nghiên cứu ở một nhiệt độ nhất định, từ đó ta tính được độ dẫn điện mol phân tử μ hoặc độ dẫn điện đương lượng λ.

Đo độ dẫn điện mol  là độ dẫn điện của dung dịch chứa một mol hợp chất phức chất, đặt giữa hai điện cực song song cách nhau 1 cm. Còn gọi là độ dẫn điện mol phân tử và được tính theo cơng thức:

 = .1000

M C



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Độ dẫn điện đương lượng λ (Ω-1

.cm2. đlg-1 ) tính theo cơng thức: λ = .1000 N C  (Ω-1.cm2. đlg-1 ) Trong đó:

 : độ dẫn điện riêng của dung dịch (Ω-1

.cm-1) CM : nồng độ mol/l của dung dịch (M)

CN: nồng độ đương lượng của dung dịch (N)

Nhờ phép đo độ dẫn điện dung dịch có thể tìm được số lượng ion mà phức chất phân li ra, từ đó giới hạn số lượng cơng thức giả định khi nghiên cứu cấu trúc của một phức chất mới.

Khi áp dụng các định luật đặc trưng của chất điện li mạnh thơng thường cho phức chất có sự tương ứng gần đúng là cùng nồng độ dung dịch 10-3mol/l ở 250C những phức chất phân li thành hai ion trong dung dịch sẽ có độ dẫn điện mol gần 100 (Ω-1.cm2.mol-1), những phức chất phân li thành 3, 4 và 5 ion sẽ có độ dẫn điện mol khoảng 250, 400 và 500 ( Ω-1

.cm2.mol-1). Đối với phức chất có bản chất trung hồ điện thì độ dẫn điện rất bé [10].

Độ dẫn điện của dung dịch phức chất phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Bản chất của ion trung tâm

 Bản chất của phối tử

 Cấu tạo của ion phức

 Dung lượng phối trí của các phối tử

Các phức chất mà phân tử của chúng có các vịng 5 hoặc 6 cạnh đều rất bền. Vì vậy độ dẫn điện của dung dịch của chúng thực tế không thay đổi theo thời gian và nhỏ hơn độ dẫn điện của dung dịch phức chất khơng vịng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Dựa theo kết quả đo độ dẫn điện ở một chừng mực nào đấy có thể suy đốn về độ bền tương đối của các phức chất có cùng kiểu cấu tạo với nhau. Đối với các phức chất có cùng kiểu cấu tạo thì dung dịch của phức chất nào có độ dẫn điện lớn hơn sẽ kém bền hơn [10].

1.6. Đối tƣợng thăm dị hoạt tính sinh học của phức chất

1.6.1. Giới thiệu về vi khuẩn Salmonella và vi khuẩn Shigella

Vi khuẩn (bacterium, bacteria) đôi khi còn được gọi là vi trùng, nó

thuộc loại ký sinh trùng. Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước nhỏ và thường có cấu trúc tế bào đơn giản khơng có nhân, bộ khung tế bào và các bào quan như ty thể và lục lạp.

Salmonella là loại trực khuẩn gram âm, có lơng, có sức đề kháng tốt ở

ngoại cảnh. Trong đất sống được vài tháng, trong nước sống được vài tuần, trong thực phẩm đông lạnh được 2 - 3 tháng và sống cả ở những thực phẩm có nồng độ muối cao, ở 1000oC phải hơn 5 phút mới diệt được.

Shigella là trực khuẩn gram âm, không di động. Đây là giống vi

khuẩn có tế bào chủ đặc biệt, chúng chỉ thích nghi và phát triển trong tế bào chủ là người và các loài linh trưởng. Chúng có thể tồn tại 6 tháng trong mơi trường nước.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Vi khuẩn có thể có ích hoặc có hại cho mơi trường, động vật, cả con

người. Vai trị của vi khuẩn trong gây bệnh và truyền bệnh rất quan trọng. Một số là tác nhân gây bệnh (pathogen) và gây ra bệnh uốn ván (tetanus), sốt thương hàn (typhoid fever), giang mai (syphilis), tả (cholera), bệnh lây qua thực phẩm (foodborne illness) và lao (tuberculosis). Ở thực vật, vi khuẩn gây mụn lá, và héo cây. Các hình thức lây nhiễm gồm qua tiếp xúc, khơng khí, thực phẩm, nước và cơn trùng.

Salmonella xâm nhập cơ thể qua đường miệng và hầu hết là do ăn phải

thức ăn bị nhiễm như thực phẩm, sữa, nước uống. Nhiễm salmonella có thể đưa tới sốt thương hàn, nhiễm khuẩn máu, viêm ruột. Bệnh thương hàn có triệu chứng ban đầu là sốt kèm theo lạnh run, sốt tăng dần kéo dài trong 2 tuần, gây ra suy nhược, biếng ăn, mệt mỏi, gan lách to, xuất huyết ngoài da, lượng bạch cầu giảm. Có thể nói đây là một trong các bệnh có nhiều biến chứng nguy hiểm nhất trong số các bệnh lây truyền qua đường tiêu hóa.

Shigella chủ yếu gây nên bệnh lị trực trùng. Thời gian ủ bệnh từ 1 – 7

ngày. Các biểu hiện nghiêm trọng khi nhiễm Shigella là: tiêu ra máu, mất nước, sốt cao, bị co rút thành bụng. Những triệu chứng này có thể kéo dài 12 – 14 ngày hoặc lâu hơn. Bệnh biểu hiện rất nghiêm trọng đối với trẻ em và người già. Hàng năm trên thế giới có khoảng nữa triệu người chết vì Shigella. Đường lây nhiễm chủ yếu là đường miệng và nước là môi trường truyền bệnh quan trọng [12].

1.6.2. Giới thiệu về chủng nấm mốc Asp. flavus và Asp. fumigatus

Nấm mốc (Fungus, mushoom) là vi sinh vật chân hạch, ở thể tản

(thalophyte), tế bào khơng có diệp lục tố, sống dị dưỡng (hoại sinh, ký sinh, cộng sinh), vách tế bào cấu tạo chủ yếu là chitin, có hay khơng có celluloz. Ở mơi trường ni cấy trong phịng thí nghiệm hay trên một số cơ chất tự nhiên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hệ sợi nấm phát triển thành một khối có hình dạng nhất định thường là hình trịn gọi là khuẩn lạc.

Aspergillus là một trong những lồi nấm sợi phổ biến nhất. Aspergillus

có trên 180 loài, phân bố khắp nơi trên thế giới, nhất là những vùng khí hậu ẩm ướt, hay gặp nhất là A.fumigatus, ngồi ra có thể gặp A.flavus, A. niger, A. nidulans, A. terreus,... Nấm thường sống hội sinh trong đất, trong các chất hữu cơ. Nấm sinh ra nhiều bào tử nhỏ (2 - 5μm), tạo thành chuỗi, rụng định kỳ. Nhiều giống là nguyên nhân làm hỏng thực phẩm như: A. glaucus, A. repens và A. niger, một số loại sinh độc tố như: A. flavus, A. ochraceus [12].

A. flavus và A. fumigatus là 2 lồi trong chủng nấm Aspergillus, có sợi

phân nhánh và có vách ngăn hồn chỉnh. Nhiều sợi nấm phát triển trên bề mặt để hấp thu chất dinh dưỡng, đặc biệt có vách ngăn ngang có một lỗ nhỏ để cho tế bào chất thông thường qua lại giữa hai tế bào. Sợi nấm đứt thành từng khúc và mỗi khúc hay đoạn có thể phát triển cho ra một sợi nấm mới [12].

Hình 1.3. Hình thái nấm mốc A. flavus Hình 1.4. Hình thái nấm mốc A. fumigatus

A. flavus trên môi trường thạch Czapek sau 5 ngày ni cấy có đường

kính d = 3 - 5cm. Khuẩn lạc nấm mốc mọc lan nhanh, lúc đầu hơi vàng, cuối cùng trở nên màu xanh lục hoặc vàng lục, đơi khi hóa nâu khi già. Bơng lớn hình cầu, hình tia, đơi khi tạo thành những cột khơng rõ rệt [9].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn A. fumigatus trên môi trường thạch Czapek sau 5 ngày ni cấy có

đường kính d = 2 -3cm. Hình dạng bơng nhỏ, hình cầu tỏa tia. Khuẩn lạc xanh lá cây hơi vàng, khơng bao giờ hóa nâu khi già [9].

Con người ngay từ thời thượng cổ đã biết sử dụng nấm mốc để chế biến thực phẩm: ủ thức ăn chua, muối dưa, làm giấm, làm tương, làm mắm,…

Trong công nghiệp và chăn nuôi việc ứng dụng nấm mốc là một hướng mới và đã đạt được hiệu quả kinh tế cao.

Công nghiệp chế biến thịt, ứng dụng các chế phẩm men proteaza từ Asp.oryzae, Asp.flavus đã nâng cao chất lượng thịt. Các proteaza từ nấm mốc đã ngày càng thay thế cho các men có nguồn gốc động vật trong cơng nghiệp thuộc da, công nghiệp dệt.

Trong y học, người ta đã nghiên cứu và sử dụng chế phẩm men từ nấm mốc để chuẩn đoán, để chữa bệnh hay làm thuốc bổ. Một số nấm được dùng làm đối tượng nghiên cứu di truyền học. Cho đến nay người ta chỉ mới kiểm tra được hoạt tính kháng sinh khoảng 10% trong số 50.000 loài nấm mốc thuộc 4000 giống khác nhau. Số cịn lại chắc chắn có thể tạo thành nhiều loại kháng sinh quý giá kể cả các chất kháng sinh chống ung thư và chống các bệnh do virus [9].

Tuy nhiên, bên cạnh những ý nghĩa thực tiễn đó thì nấm mốc ngày nay đang là những nguy cơ gây bệnh chính cho giới sinh vật và đặc biệt là con người.

Trên cơ sở tìm hiểu, thấy rõ vai trò của các đối tượng nêu trên đối với cuộc sống, chúng tôi nhận thấy: việc tìm ra một chất có hoạt tính kháng khuẩn đối với các vi khuẩn và có khả năng diệt trừ được những nấm mốc gây hại có ý nghĩa quan trọng. Vì vậy sau khi tổng hợp, nghiên cứu thành phần và cấu trúc của phức chất, chúng tôi tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất lên các đối tượng: vi khuẩn Salmonella và Shigella, chủng nấm mốc A. flavus và A. fumigatus.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CHƢƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 2.1. Hóa chất và thiết bị

2.1.1. Hóa chất

2.1.1.1. Dung dịch đệm pH = 4,2 (CH3COONH4, CH3COOH)

Lấy 3,99ml CH3COOH 60,05%, d=1,05 g/ml hòa tan vào 150ml nước cất hai lần trong bình định mức 250ml. Lấy 0,5ml NH3 25%, d=0,88 g/ml hòa tan trong 40ml nước cất hai lần rồi cho vào bình định mức trên, thêm nước cất hai lần đến vạch định mức ta được dung dịch đệm có pH = 4,2 (kiểm tra lại bằng máy đo pH).

2.1.1.2. Dung dịch asenazo (III) 0,1%

Cân một lượng chính xác asenazo (III) trên cân điện tử 4 số. Dùng nước cất hai lần hòa tan sơ bộ, nhỏ từng giọt Na2CO3 0,1% cho đến khi

dung dịch có màu xanh tím. Đun nóng hỗn hợp ở 60oC, tiếp theo nhỏ từng

giọt axit HCl lỗng cho đến khi dung dịch có màu tím đỏ và định mức đến thể tích cần thiết.

2.1.1.3. Dung dịch DTPA 10-3M ( đietylen triamin pentaaxetic)

Cân lượng chính xác DTPA (M=393,35 g.mol-1) trên cân điện tử 4 số,

hòa tan bằng nước cất hai lần, định mức đến thể tích cần thiết.

2.1.1.4. Dung dịch Ln(NO3)3 10-2M (Ln: La, Nd, Tm, Yb, Lu)

Các dung dịch này được điều chế từ các oxit tương ứng như sau: cân chính xác một lượng oxit La2O3, Nd2O3, Tm2O3, Yb2O3, Lu2O3 theo tính tốn trên cân điện tử 4 số, hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 1N (được pha từ ống

chuẩn). Cơ cạn trên bếp cách thủy ở 80oC, sau đó hịa tan bằng nước cất hai

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

complexon với chất chuẩn là DTPA 10-3M, thuốc thử asenazo (III) 0,1%, đệm

pH = 4,2 để xác định lại nồng độ ion đất hiếm.