Luận văn Nghiên cứu sự tạo phức của tecbi (Tb), dysprozi (Dy), honmi (Ho), erbi (Er) với L-asparagin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  PHẠM THẾ CƢỜNG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA TECBI (Tb), DYSPROZI (Dy), HONMI (Ho), ECBI (Er) VỚI L - ASPARAGIN VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hoá vô cơ Mã số: 60.44.0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. Nguyễn Trọng Uyển Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa bởi trung tâm học liệu LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành tại khoa Hóa học, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Thái Nguyên. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS Nguyễn Trọng Uyển đã hƣớng dẫn tận tình, chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng quản lí đào tạo Sau đại học, khoa Hóa học trƣờng Đại học Sƣ phạm Đại học Thái Nguyên, phòng Vi sinh vật trƣờng Đại học Y Dƣợc Thái Nguyên, Viện khoa học Sự sống Đại học Thái Nguyên, phòng quang phổ hồng ngoại Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, phòng Hóa lý trƣờng Đại Học Sƣ phạm I Hà Nội, 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 trực tiếp giảng dạy, gia đình, cơ quan và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Em trong suốt quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 04 năm 2013 Tác giả Phạm Thế Cƣờng Số hóa bởi trung tâm học liệu 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, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Xác nhận của ngƣời hƣớng dẫn Tác giả GS.TS Nguyễn Trọng Uyển Phạm Thế Cƣờng Xác nhận của trƣởng khoa Xác nhận của chủ tịch hội đồng TS. Nguyễn Thị Hiền Lan TS. Nguyễn Thị Hiền Lan Số hóa bởi trung tâm học liệu i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ .................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii Lời cam đoan .................................................................................................... iii Mục lục ............................................................................................................. iv Danh mục bảng .................................................................................................. v Danh mục hình ................................................................................................. vi Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ........................................................... vii MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1 ........................................................................................................ 3 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 ..................................... 7 1.1.3. Giới thiệu về tecbi, dysprozi, honmi và ecbi ......................................... 10 1.2. Giới thiệu về amino axit và L-asparagin ................................................... 13 1.2.1. Sơ lƣợc về amino axit ............................................................................ 13 1.2.2. Sơ lƣợc về L-asparagin .......................................................................... 14 1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH với các aminoaxit .............................. 15 1.3.1. Khả năng tạo phức của các NTĐH ........................................................ 15 1.3.2. Khả năng tạo phức của các NTĐH với aminoaxit ................................. 18 1.4. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các aminoaxit .................... 19 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu sự tạo phức trong dung dịch ............................ 20 1.5.1. Phƣơng pháp chuẩn độ đo pH ................................................................ 20 1.5.2. Phƣơng pháp xác định hằng số bền của phức chất tạo thành ................ 21 1.6. Các phƣơng pháp nghiên cứu phức rắn .................................................... 22 1.6.1. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại .................................................... 22 Số hóa bởi trung tâm học liệu ii 1.6.2. Phƣơng pháp phân tích nhiệt .................................................................. 23 1.7. Giới thiệu về vi khuẩn Salmonella, E.coli. ............................................... 24 CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................... 25 2.1. Hóa chất và thiết bị ................................................................................... 25 2.1.1. Hóa chất .................................................................................................. 25 2.1.2. Thiết bị ................................................................................................... 26 2.2. Nghiên cứu sự tạo phức của các ion Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ với L- asparagin bằng phƣơng pháp chuẩn độ đo pH. ................................................ 27 2.2.1. Xác định hằng số phân ly của L-asparagin ở 25 10C, lực ion 0,10 .... 27 2.2.2. Nghiên cứu sự tạo phức của các ion Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ với L-asparagin ...................................................................................................... 30 2.3. Tổng hợp và xác định thành phần phức chất rắn ...................................... 35 2.3.1. Tổng hợp phức chất ............................................................................... 35 2.3.2. Xác định thành phần của các phức chất ................................................. 35 2.3.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt .............. 37 2.3.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ................................................................................................................. 41 2.4. Bƣớc đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L_asparagin .................................................................................... 44 2.4.1. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Tb(Asn)3.2H2O .................................. 44 2.4.2. Hoạt tính kháng khuẩn của phức Dy(Asn)3.2H2O ................................. 46 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 51 PHỤ LỤC ........................................................................................................... 1 Số hóa bởi trung tâm học liệu iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các phân nhóm của dãy NTĐH [6] .................................................... 4 Bảng 1.2. Một số đặc điểm của L - asparagin .................................................... 14 + -3 Bảng 2.1. Kết quả chuẩn độ dung dịch H2Asn 2.10 M bằng dung dịch KOH 2,5.10-2 M ở 25 10C; lực ion I = 0,10 .................................... 27 Bảng 2.2. Giá trị các hằng số phân ly pK1 và pK2 của L-asparagin ở 25 10C; lực ion I = 0,10 ........................................................................ 30 3+ + -2 Bảng 2.3. Kết quả chuẩn độ hệ Ln : H2Asn = 1: 2 bằng KOH 2,5.10 M ở 25 10C; I = 0,10 ............................................................................. 31 Bảng 2.4. Logarit hằng số bền của các phức chất LnAsn2+ (Ln: Tb, Dy, Ho, Er) ở 25 ± 10C; I = 0,1 ................................................................. 35 Bảng 2.5. Kết quả phân tích thành phần (%) các nguyên tố (Ln, C, N) của phức chất Ln(Asn)3.nH2O ............................................................ 36 Bảng 2.6. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất ........................... 39 Bảng 2.7. Các tần số hấp thụ đặc trƣng (cm-1) của L-asparagin và các phức chất ............................................................................................. 43 Bảng 2.8. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất Tb(Asn)3.2H2O và Dy(Asn)3.2H2O .................................................... 47 Bảng 2.9. Kết quả so sánh ảnh hƣởng của Tb(Asn)3.2H2O, Tb(NO3)3, Dy(Asn)3.2H2O, Dy(NO3)3, L-asparagin đến vi khuẩn Salmonella spp, E.coli ........................................................................ 49 Số hóa bởi trung tâm học liệu iv DANH MỤC HÌNH + -3 Hình 2.1. Đƣờng cong chuẩn độ dung dịch H2Asn 2.10 bằng dung dịch KOH 2,5.10-2M ở 25 10C, I = 0,10 ................................................... 28 + 3+: + Hình 2.2. Đƣờng cong chuẩn độ H2Asn và các hệ Ln H2Asn =1:2 ở 25 10C; I=0,1 ..................................................................................... 32 Hình 2.3. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Tb(Asn)3.2H2O ...................... 37 Hình 2.4. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Dy(Asn)3.2H2O ..................... 38 Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-asparagin ............................................ 41 Hình 2.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Tb(Asn)3.2H2O ..................... 42 Hình 2.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Dy(Asn)3.2H2O ..................... 42 Hình 2.8. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella spp của phức Tb(Asn)3.3H2O ..................................................................... 45 Hình 2.9. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Tb(Asn)3.3H2O .................................................................................... 45 Hình 2.10. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella spp của phức Tb(Asn)3.2H2O, Tb(NO3)3, L-asparagin .............................. 46 Hình 2.11. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Tb(Asn)3.2H2O, Tb(NO3)3, L-asparagin ............................................. 46 Hình 2.12. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Samonella spp của phức Dy(Asn)3.2H2O .................................................................... 47 Hình 2.13. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Dy(Asn)3.2H2O .................................................................................... 47 Hình 2.14. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Samonella spp của phức Dy(Asn)3.2H2O, Dy(NO3)3, L-asparagin ............................. 48 Hình 2.15. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức Dy(Asn)3.2H2O, Dy(NO3)3,L-asparagin .............................................. 48 Số hóa bởi trung tâm học liệu v 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 vi 12. DTA phân) Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis 13. TGA (phân tích trọng lƣợng nhiệt) Điện tích hạt nhân, số thứ tự trong bảng hệ thống 14. Z tuần hoàn Số hóa bởi trung tâm học liệu 1 MỞ ĐẦU Hóa học về các phức chất là một lĩnh vực quan trọng của hóa học hiện đại. Việc nghiên cứu các phức chất của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) đã đƣợc nhiều nhà khoa học trong và ngoài nƣớc quan tâm, vì chúng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: công nghiệp, nông nghiệp, sinh học, y dƣợc [24] Ở Việt Nam, có nguồn đất hiếm tƣơng đối dồi dào, một số sản phẩm từ đất hiếm đã đƣợc ứng dụng có hiệu quả nhƣ: trong công nghiệp dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu cho máy phát điện mini, tuyển quặng, chế tạo thủy tinh, bột mài, chất xúc tác để xử lí khí thải ; Trong nông nghiệp dùng sản xuất phân vi lƣợng bón cho cây trồng; Trong sinh học dùng cho việc hấp thụ các chất dinh dƣỡng cũng nhƣ các tƣơng tác của các vi khuẩn, Nguyên tố đất hiếm có khả năng tạo phức bền với nhiều phối tử hữu cơ. Một trong những loại phức bền đó là phức chất của ion đất hiếm với các aminoaxit. Các loại phức này cũng đƣợc khẳng định là có hoạt tính sinh học. Phức chất của các nguyên tố đất hiếm với các aminoaxit rất đa dạng và phong phú. Tuy nhiên số công trình nghiên cứu phức chất của các nguyên tố đất hiếm với phối tử L-asparagin còn ít. Trên cơ sở đó chúng tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức của tecbi (Tb), dysprozi (Dy), honmi (Ho), erbi (Er) với L-asparagin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng”. Mục tiêu: Xác định hằng số bền của phức chất các NTĐH (Tb, Dy, Ho, Er) với L-asparagin. Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc của phức rắn của một số NTĐH (Tb, Dy, Ho và Er) với L-asparagin. Số hóa bởi trung tâm học liệu 2 Nội dung nghiên cứu: Xác định hằng số phân li của L-asparagin ở nhiệt độ xác định. Nghiên cứu sự tạo phức giữa các ion đất hiếm (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+) với L-asparagin theo tỉ lệ mol 1: 2 ở nhiệt độ xác định. Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc của phức chất dạng rắn giữa các ion đất hiếm (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+) với L-asparagin theo tỉ lệ mol 1: 3. Thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp đƣợc trên chủng vi khuẩn Salmonella và khuẩn E.coli. Số hóa bởi trung tâm học liệu