Hoạt tính sinh học của các phức chất nói chung được phát hiện từ đầu thế kỉ XIX. Phức chất của các aminoaxit được ứng dụng nhiều trong nông nghiệp và y học. Trong nông nghiệp, phân bón có thành phần phức vòng của các kim loại chuyển tiếp, NTĐH cho hiệu quả cao hơn nhiều so với các loại phân vô cơ, hữu cơ truyền thống, vì chúng có những đặc tính: dễ hấp thụ, bền trong khoảng pH rộng, không bị các vi khuẩn phá hủy trong thời gian dài, có thể loại được các tác nhân gây độc hại cho con người, gia súc và môi trường như các kim loại nặng, ion NO3. Mặt khác chúng bổ sung các nguyên tố cần thiết cho cây, mà các nguyên tố này trong đất càng nghèo đi do quá trình photphat hóa, sunfat hóa, trôi rữa,...
Trên thế giới, ở nhiều nước như Anh, Mỹ, Liên Xô cũ đã sử dụng phức chất dạng vòng càng của các kim loại sinh học vào ngành trồng trọt, nhằm làm tăng năng suất mùa màng, chống bệnh vàng lá, rụng quả xanh,...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn26
Phức hỗn hợp của nhiều amoniaxit với nhiều NTĐH bón cho cây trồng đã làm tăng độ màu mỡ của đất, tăng sản lượng của cây trồng (lúa mì tăng 11,7 %, chè tăng 21,53 %).
Độc tính của NTĐH đã được làm rõ. Kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy hàm lượng đất hiếm oxit trung bình trong vỏ trái đất và trong trái đất là 0,015 0,020 %. Tất cả các cây đều chứa đất hiếm, trung bình 0,003 % khối lượng sạch. Hàm lượng NTĐH trong ngũ cốc là 0,1 0,15 ppm, trong tro động vật là 0,8 %. Đất hiếm tham gia vào chu trình thức ăn sinh học trong tự nhiên. Cơ thể con người trong điều kiện bình thường hấp thụ khoảng 2 mg NTĐH trong mỗi ngày từ thức ăn và nước uống. Phân tích trong cây ngô được xử lý bằng NTĐH cho thấy giữa mẫu nghiên cứu và mẫu so sánh không có sự thay đổi đáng kể về hàm lượng các NTĐH. Việc sử dụng lượng nhỏ các NTĐH làm thức ăn cho gia cầm cho thấy chúng vô hại đối với môi trường và chất lượng thịt, không thấy dấu hiệu của sự tích luỹ đất hiếm trong thịt của cá và gia cầm. Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra việc sử dụng một liều lượng nhất định các NTĐH là an toàn cho người và động vật [13].
Trong y học, các viên thuốc chứa lượng rất nhỏ các NTĐH đã được phát hiện và thử nghiệm trên thực tế lâm sàng. Phức của axit aspactic với các NTĐH hóa trị III và kẽm có tính chất làm giảm hàm lượng đường trong máu và nước tiểu. Sự hấp thụ và trao đổi chất của một vài α - aminoaxit có liên quan đến tế bào ung thư của cơ thể [13]. Theo tài liệu [28] Yu Hui và các cộng sự đã chứng minh được phức hỗn hợp của một số NTĐH với 2 phối tử là axit L-Aspartic và o-phenantrolin có tác dụng kháng khuẩn đối với một số loại vi sinh vật như E.coli, S.aureus...
Ngày nay việc nghiên cứu tìm kiếm và tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học ít độc, có tác dụng chọn lọc cao đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Tuy nhiên số công trình nghiên cứu về vấn đề này đã công bố còn ít. Vì vậy chúng tôi tiến hành thăm dò hoạt tính sinh học của phức
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn27
chất một số NTĐH với axit L-Glutamic và o-phenantrolin đã tổng hợp đến một số vi khuẩn kiểm định.
1.6. Một số phƣơng pháp nghiên cứu phức chất rắn
1.6.1. 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 quá 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. Thông 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 quá 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 [9], [13].
Dựa vào phương pháp phân tích nhiệt, cho phép chúng ta thu được những dữ kiện về tính chất của phức rắn như:
Độ bền nhiệt của phức và các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền nhiệt.
Xác định được phức có chứa nước hay không chứa nước, đó là nước phối trí hay nước kết tinh. Phức chứa nước thì hiệu ứng mất nước là hiệu ứng thu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn28
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 [9].
1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Phổ hấp thụ hồng ngoại thuộc loại phổ phân tử, vì đa số các phổ dao động và phổ quay của các phân tử đều nằm trong vùng hồng ngoại. Để đo vị trí của các dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại người ta sử dụng độ dài sóng (bước sóng) λ tính bằng μm(1 μm = 10-4 cm) hoặc số sóng tính bằng cm-1.
Phổ hấp thụ hồng ngoại là phương pháp vật lý hiện đại cho nhiều thông tin quan trọng về thành phần cấu tạo của phức chất. Khi chiếu mẫu nghiên cứu bằng bức xạ hồng ngoại có thể làm dịch chuyển mức năng dao động quay của các phân tử. Đối với các phân tử đơn giản có thể dùng công thức năng lượng dao động để tính tần số của dải hấp thụ ứng với dao động cơ bản. Còn đối với các phân tử phức tạp thường dùng phương pháp gần đúng dao động nhóm. Phương pháp này dựa trên giả thiết trong phân tử các nhóm nguyên tử là tương đối độc lập với nhau. Do vậy mỗi nguyên tử được đặc trưng bằng một phổ hấp thụ nhất định trong phổ hồng ngoại.
Phương pháp phổ IR là một phương pháp quan trọng trong việc xác định thành phần và cấu tạo phức chất. Khi có sự tạo phức giữa các phối tử và ion kim loại, dẫn đến sự thay đổi vị trí các dải hấp thụ nhóm khi chuyển từ phổ của phối tử tự do sang phổ của phức, sẽ biết được vị trí phối trí, bản chất liên kết kim loại – phối tử trong phức, cách phối trí của phân tử phối tử.
Để đánh giá bản chất và đặc tính của các liên kết trong phức chất giữa kim loại M và phối tử L, thường so sánh phổ các phức chất với muối kim loại kiềm và phối tử như KnL( K là kim loại kiềm ). Đó là những chất mang bản chất ion. Hoặc với phổ của các chất kiểu R-L (R là ankyl hay H ) có liên kết mang bản chất cộng hóa trị. Trên cơ sở này có thể đánh giá mức độ tương đối
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn29
cộng hóa trị và độ bền của liên kết kim loại - phối tử trong phức chất chất nghiên cứu.
Xét một vài tần số đặc trưng trong liên kết: C - O, N - H, O - H
Các tần số νc=o (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
, νas c-o
, νs c-o
Trong phổ IR của các axit cacboxylic và muối của chúng có tính đặc thù cao. Đặc trưng của các nhóm – COOH là các dải hấp thụ trong vùng 1700 ÷ 1750 cm-1 (νc=o), các nhóm COO- trong vùng 1570 ÷ 1590 cm-1 (νasc-o) và vùng
1400 ÷ 1420 cm-1(νs
c-o). Các phân tử aminoaxit thường có cấu tạo lưỡng cực, trong phổ hồng hồng ngoại của chúng các giá trị số νas
c-o
nằm trong khoảng 1600 ÷ 1630 cm-1, còn νasc-o nằm trong khoảng 1400 ÷ 1415 cm-1. Phương pháp phổ hồng ngoại thường rất tin cậy trong xác định sự có mặt các nhóm – COOH và –COO- trong phân tử và phân biệt nhóm –COOH phối trí hay không phối trí. Các giá trị νc=o trong các trường hợp này khác biệt khá lớn.
Các tần số νN-H
, δN-H
Các dải dao động hóa trị của các liên kết N - H trong phổ của các amin nằn trong vùng 3500 ÷ 3330 cm-1
( νN-H ), các dao động biến dạng nằm trong vùng 1600cm-1( δN-H). Trên phổ của các phức, dải hấp thụ νN-H
rộng hơn còn các giá trị tần số của chúng thấp hơn trong phổ các amin. Dựa vào mức độ giảm νN-H
trên phổ của các phức so với phổ của các muối của natri hoặc kali cùng các phối tử để đánh giá độ bền của liên kết M - N, sự chuyển dịch này càng lớn càng bền.
Các tần số νO-H
và δO-H
Các dải hấp thụ đặc trưng của ion hydroxyl ở 3760 ÷ 3500 cm-1 (νO-H), của nước ẩm trong khoảng 3600 ÷ 3200 cm-1
(νO-H), của nước kết tinh trong mẫu khoảng 1600 ÷ 1615 cm-1
( δO-H).
Việc phân tích phổ hồng ngoại của các phức aminoaxit là không dễ dàng. Bởi sự hấp thụ của nhóm amin bị xen phủ bởi sự hấp thụ của nhóm nước kết tinh, có tần số dao động của nhóm và –COO-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn30 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 và –COO-
và tần số dao động biến dạng của nhóm NH2 trong phức của aminoaxit cùng nằm trong vùng gần 1600 cm-1
càng làm khó khăn cho việc quy 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 [13].
1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện
Nguyên tắc của phương pháp đo độ dẫn điện là: xác lập một số trị số trung bình mà độ dẫn điện mol (μ) hoặc độ dẫn điện đương lượng (λ) của phức chất dao động xung quanh chúng. Phương pháp này cho phép xác định 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 chất bằng phương pháp này, trước tiên xác định độ dẫn điện riêng χ của dung dịch cần nghiên cứu ở một nhiệt độ nhất định, từ đó tính được độ dẫn điện mol phân tử μ hoặc độ dẫn điện đương lượng λ.
Độ dẫn điện mol μ 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 xác định theo công thức:
μ = .1000 M C ( Ω-1 .cm2.mol-1 )
Độ dẫn điện đương lượng λ được tính theo công thức:
λ = .1000 N C (Ω-1.cm2. đlg-1 ) Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
: 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 công thức giả định khi nghiên cứu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn31 cấu trúc của một phức chất mới.
Khi áp dụng các định luật đặc trưng của chất điện li mạnh thông 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 hoà điện thì độ dẫn điện rất bé [9].
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 vòng 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 không vòng.
Dựa theo kết quả đo độ dẫn điện ở một chừng mực nào đấy có thể suy đoán 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 [13].
1.7. Giới thiệu về các chủng vi sinh vật kiểm định
Có rất nhiều vi sinh vật kiểm định, ở đây chúng tôi chỉ giới thiệu vài nét về các vi sinh vật gây bệnh ở người mà chúng tôi sẽ trình bày ở phần thực nghiệm.
- Staphylococcus aureus: cầu khuẩn gram (+), gây các vết thương, vết
bỏng, gây viêm họng, nhiễm trùng có mủ trên da và các cơ quan nội tạng. - Bacillus subtilis: là trực khuẩn gram (+), sinh bào tử, thường không
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn32
- Lactobacillus fermentum: vi khuẩn gram (+), là loại vi khuẩn đường
ruột lên men có ích, thường có mặt trong hệ tiêu hóa của người và động vật. - Salmonella enterica: vi khuẩn gram (-), vi khuẩn gây bệnh thương hàn,
nhiễm trùng đường ruột ở người và động vật.
- Escherichia coli: vi khuẩn gram (-), gây một số bệnh về đường tiêu hóa
như viêm dạ dày,viêm đại tràng, viêm ruột, viêm lỵ trực khuẩn.
- Pseudomonas aeruginosa: vi khuẩn gram (-), trực khuẩn mủ xanh,
gây nhiễm trùng huyết, các nhiễm trùng ở da và niêm mạc, gây viêm đường tiết liệu, viêm màng não, màng trong tim, viêm ruột.
- Candida albicans: là nấm men, thường gây bệng tưa lưỡi ở trẻ em, các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn33
Chƣơng 2
THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.1. Thiết bị và hóa chất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.1. Thiết bị
Máy quang phổ hồng ngoại Mangna IR 760 Spectrometer ESP Nicinet (Mỹ).
Máy phân tích đa nguyên tố Truspec - CNS Leco (Mỹ).
Máy phân tích nhiệt DTG - 60H Shimazu (Nhật).
Cân điện tử 4 số PRECISA XT 120A.
Máy pH Presica 900 (Thụy Sĩ).
Máy khuấy từ IKA Labortechnik (Đức).
Tủ sấy (Ba Lan).
Lò nung (Trung Quốc).
Bếp cách thủy có rơle tự ngắt, Bình hút ẩm.
Bình định mức, pipet, buret,…
2.1.2. Hóa chất
2.1.2.1. Dung dịch DTPA 10-3 M
Cân một lượng DTPA (M=393,35) chính xác trên cân điện tử 4 số hòa tan bằng nước cất hai lần, định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.2.2. Dung dịch thuốc thử 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 chuyển sang màu xanh tím. Đun nóng hỗn hợp ở 60oC, tiếp tục nhỏ thêm từng giọt HCl loãng cho đến khi dung dịch có màu tím đỏ và định mức đến thể tích cần thiết [13].
2.1.2.3. Dung dịch đệm pH = 4,2 (CH3COONH4, CH3COOH )