Luận văn Nghiên cứu sự tạo phức của một số nguyên tố đất hiếm với L_Asparagin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐỖ THỊ HUYỀN HIỀN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-ASPARAGIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN - 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐỖ THỊ HUYỀN HIỀN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-ASPARAGIN VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hoá vô cơ Mã số: 60. 44. 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN TRỌNG UYỂN THÁI NGUYÊN - 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành tại khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS Nguyễn Trọng Uyển, PGS.TS Lê Hữu Thiềng đã hướng dẫn tận tình, chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu, khoa Sau đại học, khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, phòng Hóa lý trường Đại Học Sư Phạm I Hà Nội, phòng Vi sinh trường Đại Học Y - Dược Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo khoa Hóa Học, trường ĐHSP Thái Nguyên và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 04 năm 2012 Tác giả Đỗ Thị Huyền Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Đỗ Thị Huyền Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i MỤC LỤC Lời cảm ơn .............................................................................................. Lời cam đoan........................................................................................... Mục lục .................................................................................................. .............................................................................................................i Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ..................................................... iii Danh mục các hình ................................................................................ iv Danh mục các bảng ............................................................................... vi MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3 1.1. Giới thiệu về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) ...................................... 3 1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất chung của các NTĐH ....................... 3 1.1.2. Giới thiệu về một số hợp chất chính của NTĐH .............................. 6 1.1.3. Giới thiệu về nguyên tố đất hiếm nhẹ (trừ Prometi) ......................... 9 1.1.4. Tổng quan về đất hiếm ở Việt Nam ................................................ 14 1.2. Giới thiệu về Amino axit vàL-Asparagin ............................................. 21 1.2.1. Sơ lược về Amino axit .................................................................... 21 1.2.2. Sơ lược về L-Asparagin .................................................................. 22 1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH với các aminoaxit ......................... 23 1.3.1. Khả năng tạo phức của các NTĐH ................................................. 23 1.3.2. Khả năng tạo phức của các NTĐH với aminoaxit .......................... 26 1.4. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các aminoaxit ................ 27 1.5. Phương pháp nghiên cứu sự tạo phức trong dung dịch ........................ 28 1.5.1. Phương pháp chuẩn độ đo pH ......................................................... 28 1.5.2. Phương pháp xác định hằng số bền của phức chất tạo thành ......... 29 1.6. Các phương pháp nghiên cứu phức rắn ................................................ 30 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii 1.6.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............................................ 30 1.6.2. Phương pháp phân tích nhiệt .......................................................... 31 1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện .......................................................... 32 1.7. Đối tượng thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất: vi khuẩn Salmonella, Shigella, E.coli, Staphylococcus aureus .................................. 33 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM..................................................................... 35 2.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................... 35 2.1.1. Hóa chất .......................................................................................... 35 2.1.2. Thiết bị ............................................................................................ 37 2.2. Nghiên cứu sự tạo phức của các ion đất hiếm (La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+) với L-Asparagin bằng phương pháp chuẩn độ đo pH ............................................................................................................ 37 2.2.1. Xác định hằng số phân ly của L-Asparagin ở 25 0,5 0C lực ion 0,10 ............................................................................................................ 37 2.2.2. Nghiên cứu sự tạo phức của các ion đất hiếm Ln3+(La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+) với L-Asparagin ......................................... 41 2.3. Tổng hợp phức chất rắn ........................................................................ 47 2.3.1. Phức chất tỉ lệ Ln3+: Asn = 1: 3 ...................................................... 47 2.3.2. Xác định thành phần của phức chất ................................................ 47 2.3.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ....... 48 2.3.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ....................................................................................... 51 2.3.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện ....... 55 2.4. Bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L_asparagin ................................................................................ 56 2.4.1. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Pr(Asn)3.2H2O ........................... 56 2.4.2. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Nd(Asn)3.4H2O .......................... 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii KẾT LUẬN ............................................................................................ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 63 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1. NTĐH Nguyên tố đất hiếm 2. Ln Lantanit 3. Ln3+ Ion Lantanit 4. Asn Asparagin 5. DTPA Đietylen triamin pentaaxetic 6. EDTA Đietylen điamin tetraaxetic 7. IMDA Iminođiaxetic 8. dixet  -đixetonat 9. NTA Nitrilotriaxetic 10. Phe Phenylalanin 11. IR Infared (hồng ngoại) Differential thermal analysis (phân tích nhiệt 12. DTA vi phân) Thermogravimetry or Thermogravimetry 13. TGA analysis (phân tích trọng lượng nhiệt) 14. Z Số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm của thế giới đến năm 2015 (theo IMCOA) .............................................................. 15 Hình 1.2. Sơ đồ phân bố các mỏ đất hiếm ở Việt Nam .......................... 16 Hình 1.3. Hình thái vi khuẩn Salmonella .................................................. 35 Hình 1.4. Hình thái vi khuẩn Shigella ....................................................... 35 Hình 1.5. Hình thái vi khuẩn E.coli ........................................................ 35 Hình 1.6. Hình thái vi khuẩn S.aureus ................................................... 35 + -3 Hình 2.1. Đường cong chuẩn độ dung dị ch H2Asn 2.10 bằng dung -2 0 dị ch 7,5.10 M ở 25 0,5 C, I = 0,10 .................................... 39 + 3+: + Hình 2.2. Đường cong chuẩn độ H2Asn và các hệ Ln H2Asn =1:2 ở 0 25 0,5 C; I=0,1.................................................................... 43 Hình 2.3. Đồ thị sự phụ thuộc của lg(k1) vào số thứ tự các NTĐH ....... 46 Hình 2.4. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất La(Asn)3.H2O ............. 49 Hình 2.5. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Pr(Asn)3.2H2O ............ 49 Hình 2.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-Asparagin ............................... 52 Hình 2.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất La(Asn)3.H2O ............. 53 Hình 2.8. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Pr(Asn)3.2H2O ........... 53 Hình 2.9. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella spp của phức Pr(Asn)3.2H2O ........................................................ 56 Hình 2.10. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Pr(Asn)3.2H2O .............................................................. 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v Hình 2.11. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella spp của phức Pr(Asn)3.2H2O, Pr(NO3), L-Asparagin ...................... 57 Hình 2.12. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Pr(Asn)3.2H2O, Pr(NO3), L-Asparagin ............................ 57 Hình 2.13. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Shigella spp của phức Nd(Asn)3.4H2O ....................................................... 59 Hình 2.14. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Staphylococcus aureus của phức Nd(Asn)3.4H2O .................. 59 Hình 2.15. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Staphylococcus aureus của phức Nd(Asn)3.4H2O, Nd(NO3)3, L-Asparagin .......................................................... 61 Hình 2.16. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Shigella spp của phức Nd(Asn)3.4H2O, Nd(NO3)3, L-Asparagin .................. 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng và tài nguyên đất hiếm ở Việt Nam ........ 19 Bảng 1.2. Một số đặc điểm của L-Asparagin ......................................... 22 + -3 Bảng 2.1. Kết quả chuẩn độ dung dị ch H2Asn 2.10 M bằng dung -2 0 dị ch KOH 7,5.10 M ở 25 0,5 C; lực ion I = 0,10 ....................... 38 Bảng 2.2. Giá trị các hằng số phân ly pK1 và pK2 của L-Asparagin ở 0 25 0,5 C; lực ion I = 0,10 ........................................................... 41 3+ + - Bảng 2.3. Kết quả chuẩn độ hệ Ln : H2Asn = 1: 2 bằng KOH 7,5.10 2 0 ở 25 0,5 C; I = 0,10................................................................... 41 2+ Bảng 2.4. Logarit hằng số bền của các phức chất LnAsn (Ln: La, Ce, 0 Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) ở 25 ± 0,5 C; I = 0,1 ....................................... 46 Bảng 2.5. Kết quả phân tích thành phần (%) các nguyên tố (Ln, C, N) của phức chất Ln(Asn)3.xH2O ....................................................... 48 Bảng 2.6. Kết quả giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất (tỉ lệ 3+ Ln : Asn = 1: 3) ............................................................................ 49 -1 Bảng 2.7. Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm ) của L-Asparagin và 3+ các phức chất (tỉ lệ Ln : Asn = 1: 3) ............................................ 54 Bảng 2.8. Độ dẫn điện mol phân tử (μ) của L-Asparagin và các phức 0 chất trong nước ở 27,50 ± 0,5 C ................................................... 55 Bảng 2.9. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất Pr(Asn)3.2H2O .............................................................................. 57 Bảng 2.10. Kết quả so sánh ảnh hưởng của Pr(Asn)3.2H2O, Pr(NO3)3, L-Asparagin đến vi khuẩn Salmonella spp, E.coli .......................... 58 Bảng 2.11. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất Nd(Asn)3.4H2O ..................................................................... 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên