Tải bản đầy đủ

Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số nguyên tố đất hiếm nặng với l serin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng ( Luận án tiến sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM


NGUYỄN HƢƠNG GIANG

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ
NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN
VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC
CỦA CHÖNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



NGUYỄN HƢƠNG GIANG

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ
NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VỚI L-SERIN
VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÕ HOẠT TÍNH SINH HỌC
CỦA CHÖNG

Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ

Mã số: 60. 44. 01. 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ HỮU THIỀNG

THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Hương Giang

XÁC NHẬN CỦA KHOA VÀ CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

TRƢỞNG KHOA HÓA HỌC

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan


PGS.TS. Lê Hữu Thiềng

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo-PGS.TS.Lê Hữu Thiềngngười đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng quản lý đào tạo Sau Đại học,
Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên; phòng máy quang phổ, phòng thử hoạt
tính sinh học Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; phòng thí
nghiệm Hóa lý trường Đại Học Sư Phạm I Hà Nội; phòng phân tích Hóa học- viện
Khoa học Sự sống và trung tâm Học liệu Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Khoa Hóa học, Khoa Sinh - KTNN Trường ĐHSP Thái Nguyên và các bạn bè đồng
nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này.
Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu,
phòng ĐT -NCKH trường CĐSP Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ và động
viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của mình.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014
Tác giả

Nguyễn Hương Giang

ii


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cam đoan .................................................................................................................. i
Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục biểu bảng ..................................................................................................... iv
Danh mục các hình ........................................................................................................ v
Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 2
1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức của chúng................. 2
1.1.1. Sơ lược về các NTĐH .......................................................................................... 2
1.1.2. Sơ lược về các nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini ......... 4
1.1.3. Khả năng tạo phức của các NTĐH ...................................................................... 6
1.2. Giới thiệu về aminoaxit, L-serin ............................................................................................. 8
1.2.1. Giới thiệu về aminoaxit ....................................................................................... 8
1.2.2. Giới thiệu về L-serin ............................................................................................ 9
1.3. Sự tạo phức của các aminoaxit với các NTĐH .................................................................. 10
1.4. Hoạt tính sinh học của NTĐH và phức chất của NTĐH với aminoaxit........................... 11
1.4.1. Hoạt tính sinh học của NTĐH ........................................................................... 11
1.4.2. Hoạt tính sinh học của phức chất NTĐH với các α - aminoaxit ........................ 13
1.5. Giới thiệu về cây lúa, protein và enzim và một số chủng vi sinh vật kiểm định ............. 15
1.5.1. Cây lúa ............................................................................................................... 15
1.5.2. Protein và enzim ............................................................................................... 15
1.5.3. Giới thiệu về một số chủng vi sinh vật kiểm định ............................................. 17
1.6. Một số phương pháp nghiên cứu phức rắn .......................................................................... 18
1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt ............................................................................. 18
1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............................................................... 19
1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện ............................................................................. 20

iii


Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ .................................. 22
2.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................... 22
2.1.1. Hóa chất ............................................................................................................. 22
2.1.2. Thiết bị ............................................................................................................... 23
2.2. Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của một số NTĐH với L-serin ..................... 23
2.2.1. Tổng hợp phức chất ........................................................................................... 23
2.2.2. Xác định thành phần của các phức chất thu được ............................................. 24
2.2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ................................ 25
2.2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ............ 28
2.2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp đo độ dẫn điện .......................... 31
2.3. Bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của một số phức chất của NTĐH với L-serin ..... 32
2.3.1. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy
mầm và phát triển mầm của hạt thóc ........................................................................... 32
2.3.2. Thăm dò sự ảnh hưởng của nồng độ phức chất đến một số chỉ tiêu sinh hóa có
trong mầm hạt thóc ........................................................................................................ 37
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 46
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 49


DANH MỤC BIỂU BẢNG
Trang
Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd [6, 8, 15] ................ 5
Bảng 2.1. Thành phần (%)các NTĐH, C, N, Cl của các phức chất ......................................... 25
Bảng 2.2. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất................................................................. 27
Bảng 2.3. Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm-1) của L-serin và các phức chất .......................... 30
Bảng 2.4. Độ dẫn điện mol μ (  1.cm 2 .mol 1 ) của các dung dịch trong nước ở 25 ±
0,5 0C. .......................................................................................................................... 32
Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nồng độ phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự nảy mầm của hạt
thóc .............................................................................................................................. 33
Bảng 2.6. Ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự nảy mầm
của hạt thóc ................................................................................................................. 34
Bảng 2.7. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến sự phát triển
mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 34
Bảng 2.8. Ảnh hưởng của phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự phát triển
mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 36
Bảng 2.9. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lượng protein ................................... 38
Bảng 2.10. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ tyrosin ...................................... 39
Bảng 2.11: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khối lượng tinh bột ................................ 39
Bảng 2.12. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng
protein trong mầm hạt thóc ....................................................................................... 41
Bảng 2.13. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng
proteaza trong mầm hạt thóc..................................................................................... 42
Bảng 2.14. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O đến hàm lượng αamilaza trong mầm hạt thóc...................................................................................... 43
Bảng 2.15. Kết quả thử hoạt tính kháng sinh các phức chất ..................................................... 44

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O........................................ 26
Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Gd(Ser)3Cl3.3H2O ....................................... 26
Hình 2.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L-serin ........................................................................... 29
Hình 2.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Eu(Ser)3 Cl3.3H2O .............................................. 29
Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức Gd(Ser)3 Cl3.3H2O .............................................. 30
Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O

đến sự phát triển

mầm của hạt thóc ....................................................................................................... 35
Hình 2.7. Ảnh hưởng của phức chất phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O, EuCl3 và L-serin đến sự
phát triển mầm của hạt thóc ...................................................................................... 37
Hình 2.8. Đường chuẩn xác định protein .................................................................................... 38
Hình 2.9. Đường chuẩn xác định proteaza.................................................................................. 39
Hình 2.10: Đường chuẩn xác định α-amilaza ............................................................................. 40

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

Ser

L-serin

5

His

L-histidin

6

Asp

Axit L-aspartic

7

leu

Lơxin

8

DTPA

Đietylen triamin pentaaxetic

9

IR

Infared (hồng ngoại)

10

DTA

Differential thermal analysis

11

TGA

Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis

12

ADN

Acid Deoxyribo Nucleic

vi


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nguyên tố đất hiếm (NTĐH) cũng như phức chất
của chúng với các amino axit được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau
như công nghiệp, nông nghiệp, công nghệ sinh học, y dược…
Các amino axit là hợp chất tạp chức có khả năng tạo phức tốt với nhiều ion
kim loại. Dạng L(-  ) của các amino axit có hoạt tính sinh học và có vai trò quan
trọng trong sự sống. Các ion đất hiếm cũng có hoạt tính sinh học và với hàm lượng
rất nhỏ là không độc đối với cơ thể sinh vật. Qua các tài liệu tham khảo cho thấy
phức chất của các NTĐH với những phối tử khác nhau thì có những hoạt tính sinh
học khác nhau.
Phức chất của các NTĐH với phối tử là các amino axit rất đa dạng và phong phú,
đã có nhiều công trình nghiên cứu của phức chất đất hiếm với các phối tử khác nhau như
L-lơxin, L-phenylalanin, L-trytophan... Tuy nhiên các công trình nghiên cứu chưa phủ
kín đối với các amino axit trong đó có phối tử L-serin.
Trên cơ sở đó, tôi lựa chọn đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của một số
nguyên tố đất hiếm với L-serin và bước đầu thăm dò hoạt tính sinh học của chúng”.
I. Mục đích nghiên cứu
-

Tổng hợp phức rắn của một số NTĐH với L-serin.

-

Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp vật lí và hóa lí.

-

Tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được.

II. Nội dung nghiên cứu
1. Tổng hợp các phức chất của Pr, Nd, Sm, Eu, Gd với L-serin
2. Xác định thành phần của các phức chất: kim loại, nitơ, cacbon, clo.
3. Nghiên cứu cấu trúc của các phức chất đã tổng hợp được bằng phương pháp
phổ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt, đo độ dẫn điện.
4. Thử hoạt tính sinh học của một số phức chất tổng hợp được đối với mầm hạt
thóc và một số vi sinh vật kiểm định.

1


Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) và khả năng tạo phức của chúng
1.1.1. Sơ lược về các NTĐH

1.1.1.1. Đặc điểm chung của các NTĐH
Các NTĐH bao gồm: 3 nguyên tố thuộc nhóm IIIB trong bảng tuần hoàn các
nguyên tố hóa học là scandi (Sc, Z=21), ytri (Y, Z=39), lantan (La, Z=57) và 14
nguyên tố thuộc họ lantanit (Ln) là xeri (Ce, Z=58), praseodim (Pr, Z=59), neodim
(Nd, Z=60), prometi (Pm, Z=61), samari (Sm, Z=62), europi (Eu, Z=63), gadolini
(Gd, Z=64), tecbi (Tb, Z=65), dysprosi (Dy, Z=66), honmi (Ho, Z=67), ecbi (Er,
Z=68), tuli (Tm, Z=69), ytecbi (Yb, Z=70) và lutexi (Lu, Z=71). Tất cả các nguyên tố
này đều có khả năng tồn tại trong tự nhiên, riêng nguyên tố Pm có tính phóng xạ.
Ion Y3+ có bán kính xấp xỉ ion Tb3+ và Dy3+, vì vậy ytri thường gặp trong khoáng
sản lantanit nhóm nặng. Scanđi có tính chất hóa học chiếm vị trí trung gian giữa nhôm,
ytri và các lantanit. Do đó, cả ytri và scanđi cũng được xem thuộc các NTĐH.
Cấu hình electron chung của nguyên tử các nguyên tố lantanit là:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2
n nhận các giá trị từ 0 ÷ 14
m chỉ nhận giá trị là 0 hoặc 1
Dựa vào cấu tạo và cách điền eletron vào obitan 4f, các nguyên tố lantanit
thường được chia thành 2 nhóm:
La
4f05d1
Nhóm xeri

Nhóm tecbi

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

4f2

4f3

4f4

4f5

4f6

4f7

4f75d1

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

4f9

4f10

4f11

4f12

4f13

4f14

4f145d1

2


Các nguyên tố đất hiếm có phân lớp 4f đang được điền electron. Năng lượng
tương đối của các obitan 4f và 5d rất gần nhau và electron dễ được điền vào cả 2
obitan này. Tất cả các nguyên tử của các nguyên tố từ La đến Lu đều không có
electron trên obitan 5d (trừ La, Gd, Lu). Khi bị kích thích một năng lượng nhỏ, một
hoặc hai electron trên obitan 4f (thường là một) nhảy sang obitan 5d, các electron còn
lại bị các electron 5s25p6 chắn với tác dụng bên ngoài nên không có ảnh hưởng quan
trọng đến tính chất của đa số lantanit. Như vậy, tính chất của các các lantanit được
quyết định chủ yếu bởi các electron ở phân lớp 5d16s2. Các lantanit giống với nhiều
nguyên tố d nhóm IIIB có bán kính nguyên tử và ion tương đương [9].
Sự khác nhau trong cấu trúc nguyên tử ở lớp thứ ba từ ngoài vào ít ảnh
hưởng đến tính chất hóa học của các nguyên tố nên các lantanit rất giống nhau.
1.1.1.2. Tính chất chung của các NTĐH
* Tính chất vật lý
 Các NTĐH đều là những kim loại mềm, có màu trắng bạc (riêng Pr, Nd có
màu vàng rất nhạt, ở trạng thái bột có màu xám đen).
 Tương đối mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, độ cứng tăng theo số hiệu
nguyên tử.
 Các NTĐH có độ dẫn điện tương đương thủy ngân(Hg).
 Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng của điện tích hạt
nhân, tuy nhiên chúng thay đổi trong một khoảng rộng so với những giá trị của các
nguyên tố thông thường (riêng Eu và Yb có giá trị cực tiểu).
* Tính chất hóa học
Các lantanit là những kim loại hoạt động, chỉ kém kim loại kiềm, kim loại
kiềm thổ. Các NTĐH nhóm nhẹ hoạt động hơn các NTĐH nhóm nặng, chúng dễ bị
oxi hóa:
Ln + xH2O  [Ln(H2O)x]3+ + 3e (môi trường axit)
Ln + 3OH-  Ln(OH)3 + 3e (môi trường kiềm)
 Kim loại dạng tấm bền trong không khí, trong không khí ẩm tác dụng với
hơi nước và khí cacbonic.
 Ở 200 - 4000 C, các lantanit cháy trong không khí tạo oxit và nitrua.

3


 Tác dụng với halogen ở nhiệt độ không cao, tác dụng với N2, C, S, Si, P, H2
khi đun nóng.
 Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng giải phóng H2.
 Tan dễ dàng trong các dung dịch axit HCl, HNO3, ít tan trong axit HF, H3PO4.
 Không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng.
 Ở nhiệt độ cao, lantanit có thể khử được oxit của nhiều kim loại, ví dụ: oxit
sắt, oxit mangan,… Ce nóng đỏ có thể khử được CO, CO2 thành C [9].
Ngoài những tính chất đặc biệt giống nhau, các lantanit cũng có những tính
chất không giống nhau, từ Ce đến Lu một số tính chất biến đổi tuần tự và một số tính
chất biến đổi tuần hoàn. Sự biến đổi tuần tự các tính chất của chúng được giải thích
bằng sự co lantanit và việc điền electron vào các obitan 4f. Co lantanit là sự giảm bán
kính nguyên tử theo chiều tăng của số thứ tự nguyên tử.
Electron hóa trị của lantanit chủ yếu là các electron 5d16s2 nên số oxi hóa bền và
đặc trưng của chúng là + 3. Tuy nhiên, một số nguyên tố có số oxi hóa thay đổi như Ce
(4f25d06s2), Pr (4f35d06s2), Tb (4f95d06s2), Dy (4f105d06s2) ngoài số oxi hóa + 3 do 1
electron trên obitan 4f chuyển sang obitan 5d, còn có số oxi hóa đặc trưng là + 4 do 2
electron trên obitan 4f chuyển sang obitan 5d. Ngược lại Eu (4f75d06s2), Sm (4f65d06s2),
Tm (4f135d06s2), Yb (4f145d06s2) ngoài số oxi hóa + 3 còn có số oxi hóa + 2 [13].
Khả năng tạo phức của các NTĐH nhóm nhẹ tốt hơn so với các nguyên
tố nhóm nặng.
1.1.2. Sơ lược về các nguyên tố Prazeođim, Neođim, Samari, Europi, Gađolini
Các nguyên tố prazeođim (Pr), Neođim (Nd), samari (Sm), europi

(Eu),

gađolini (Gd) thuộc nhóm NTĐH nhẹ (nhóm xeri).
Một số thông số cơ bản của các nguyên tố Pr, Nd, Sm, Eu và Gd được đưa
ra ở bảng 1.2.

4


Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full













Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×