Luận án Nghiên cứu tổng hợp, tính chất và thăm dò khả năng ứng dụng của phức chất kẽm (II), sắt (III), đồng (II), mangan (II) với các amino axit thiết yếu

i

LỜI CAM ĐOAN
u ca riêng
i s ng dn ca PGS.TS Hu
ng. Các s liu và kt qu c
trình bày trong lun án này là trung thc và chính xác.
Các kt qu c ai công b trong bt k
công trình nào khác.












PGS.





PGS.







Tác gi lun án


Nguyn Th Thúy Nga











ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày t lòng bi  c bit sâu s n PGS.TS
Hunh ng dn và to mu kin thun
li cho tôi trong sut quá trình thc hin lun án.
Tôi xin bày t lòng bi
tng dn tôi trong quá trình thc hin lun án.
Tôi xin chân         i hc
Bách Khoa Hà Nu kin thun li v th

vt chc lun án này.
     o Vin K thut Hóa h ng
nghip trong Vin K thut Hóa hc và trong b 
 ng viên tôi trong quá trình thc hi
tài lun án.
Cu
, c ng viên và to mu kin thun li cho tôi trong sut
thi gian hc tp và nghiên cu.








iii

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT KẼM, SẮT, ĐỒNG, MANGAN VỚI
AMINO AXIT THIẾT YẾU VÀ VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ – KIM LOẠI 4
1.1 Vai trò ca Zn, Fe, Cu, Mn và amino axit thit y sng 4
1.1.1 Vai trò ca Zn, Fe, Cu, và Mn  sng 4
1.1.2 Vai trò sinh hc ca các amino axit thit y sng 9
1.2 Tng hp, nghiên cu cu trúc và tính cht phc cht Zn, Fe, Cu, Mn vi amino
axit 15
1.3 Vai trò và ng dng ca phc cht Zn, Fe, Cu, Mn vi amino axit trong b sung kim
loi và amino axit cho  sng 20

1.4 Nghiên cu in vitro s hp thu phc cht qua thành rut cng vt 26
1.5 Tng hp và nghiên ct liu khung hu c kim loi 31
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35
2.1. Thc nghim 35
2.1.1. Thc nghim kho sát các yu t   n quá trình tng hp phc
cht 35
2.1.1.1. ng ca nhi 35
2.1.1.2. ng ca thi gian phn ng 36
2.1.1.3. ng ca t l các cht tham gia phn ng 37
2.1.2. Thc nghim tng hp phc cht ca Zn(II), Fe(III), Cu(II), Mn(II) vi các
amino axit thit yu 37
2.1.3. Thc nghim kh bn ca các phc chng
mô phng dch d dày và dch rut 39
2.1.4. Thc nghi  to vt liu khung h kim loi ca
Zn(II), Fe(III) vi tryptophan 40
2.2. Các u 40
2.2.1. Nghiên cu s to phnh hng s bn ca phc cht trong dung dch
b  40
2.2.2. ng các nguyên t trong phc cht 42
2.2.2.1. c 42


iv

2.2.2.2.  tán sng tia X (EDS) 44
2.2.3.  dn 44
2.2.4.  khng (MS) 45
2.2.5. t 45
2.2.6.  t ngoi  kh kin (UV - Vis) 46
2.2.7.  hng ngoi (IR) 47

2.2.8.  cng t ht nhân (NMR) 47
2.2.9. pháp nhiu x tia X (XRD) 48
2.2.10. n t quét (SEM) 48
2.2.11. ng Gaussian 49
2.2.12. ng nhit hp ph - nh hp ph  49
2.2.13. u kh p thu phc cht qua thành rut
cng vt 50
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52
3.1. Kt qu kho sát các yu t n quá trình tng hp phc cht 52
3.1.1. ng cnh hng s bn ca phc cht 52
3.1.2. ng ca nhi phn ng 55
3.1.3. ng ca thi gian phn ng 56
3.1.4. ng ca t l các cht tham gia phn ng 57
3.2. Kt qu ng các nguyên t trong phc cht 60
3.3. Kt qu  dn ca các phc cht 61
3.4. Kt qu nghiên cu ph khng ca các phc cht 62
3.5. Kt qu nghiên cu phân tích nhit ca các phc cht 70
3.6. Kt qu nghiên cu ph t ngoi  kh kin ca các phc cht 81
3.7. Kt qu nghiên cu ph hng ngoi ca các phc cht 83
3.8. Kt qu nghiên cu ph cng t ht nhân ca các phc cht 89
3.9. Kt qu nghiên cu nhiu x tia X ca các phc cht 95
3.10. Kt qu nghiên cu hin t quét ca các phc cht 96
3.11. Cu trúc phân t  ngh ca các phc cht nghiên cu 97
3.12. Kt qu nghiên cu mô phng Gausian ca các phc cht 99
3.13.  ng dng ca các phc cht 104
3.13.1. Kt qu nghiên cu in vitro ng dng phc cht làm thc  sung kim loi
 sng 105


v

3.13.1.1. Kt qu kh bn ca các phc chng
mô phng dch d dày và dch rut 105
3.13.1.2. Kt qu kho sát kh p thu phc cht qua thành rung vt 109
3.13.2. Kt qu   to vt liu khung h kim loi ca km,
st vi tryptophan 111
3.13.2.1. Kt qu nghiên c  to MZnTrp 111
3.13.2.2. Kt qu nghiên c kh  to MFeTrp 116
KẾT LUẬN 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO 120
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 130
PHỤ LỤC 132
PHỤ LỤC 1: PHÔ
̉
TÁ N SĂ
́
C NĂNG LƢỢNG TIA X (EDS) 133
PHỤ LỤC 2: PHÔ
̉
KHÔ
́
I LƢỢNG (MS) 138
PHỤ LỤC 3: PHÔ
̉
HÔ
̀
NG NGOẠI (IR) 141
PHỤ LỤC 4: PHÔ
̉
CỘNG HƢƠ

̉
NG TƢ̀ HẠT NHÂN (NMR) 151
PHỤ LỤC 5: GIẢN ĐỒ NHIU XẠ TIA X (XRD)………………………………… 153














vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
HLys: Lysin mono HCl (NH
3
Cl  (CH
2
)
4
 CH(NH
2
)  COOH)
HMet: Methionin (CH

3
 S  (CH
2
)
2
 CH(NH
2
)  COOH)
HThr: Threonin (CH
3
 CH(OH)  CH(NH
2
) - COOH)
HTrp: Tryptophan (C
8
H
7
 CH
2
 CH(NH
2
)  COOH)
HVal: Valin (CH
3
 CH(CH
3
)  CH(NH
2
) - COOH)
Lys: Gc lysin (NH

2
 (CH
2
)
4
 CH(NH
2
)  COO
-
)
Met: Gc methionin (CH
3
 S  (CH
2
)
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
Thr: Gc threonin (CH
3
 CH(OH)  CH(NH
2
)  COO
-
)
Tryp: Gc tryptophan (C
8

H
7
 CH
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
Val: Gc valin (CH
3
 CH(CH
3
)  CH(NH
2
)  COO
-
)
HAc: Axít axetic (CH
3
COOH)
Cu(Ac)
2
ng axetat (Cu(CH
3
COO)
2
)
Zn(Ac)
2

: Km axetat (Zn(CH
3
COO)
2
)
ZnLys
2
: [(Zn(NH
2
 (CH
2
)
4
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
]
ZnMet
2
: [Zn(CH
3
 S  (CH
2

)
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
].H
2
O
ZnThr
2
: [Zn(CH
3
 CH(OH)  CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
].2H

2
O
ZnTrp
2
: [Zn(C
8
H
7
 CH
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
]
ZnVal
2
: [Zn(CH
3
 CH(CH
3
)  CH(NH
2
)  COO

-
)
2
(H
2
O)
2
].H
2
O
FeLys
3
: [(Fe(NH
2
 (CH
2
)
4
 CH(NH
2
)  COO
-
)
3
]
FeTrp
3
: [Zn(C
8
H

7
 CH
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
3
]
CuLys
2
: [(Cu(NH
2
 (CH
2
)
4
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)]
CuMet
2
: [Zn(CH

3
 S  (CH
2
)
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)]
CuThr
2
: [Cu(CH
3
 CH(OH)  CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)]
CuTryp
2
: [Cu(C

8
H
7
 CH
2
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)]
Cu
2
Val
4
: [Cu
2
(CH
3
 CH(CH
3
)  CH(NH
2
)  COO
-
)
4

].2H
2
O
MnLys
2
: [(Mn(NH
2
 (CH
2
)
4
 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
]
MnMet
2
: [Mn(CH
3
 S  (CH
2
)
2

 CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
]
MnVal
2
: [Mn(CH
3
 CH(CH
3
)  CH(NH
2
)  COO
-
)
2
(H
2
O)
2
]
MFeTrp: Hp cht khung kim loi ha st vi tryptophan
MZnTrp: Hp cht khung kim loi ha km vi tryptophan

Ph MS: Ph khng
Ph UV  Vis: Ph t ngoi  kh kin


vii

Ph IR: Ph hng ngoi
Ph NMR: Ph cng t ht nhân
Ph EDS: Ph tán sng tia X
XRD: Nhiu x tia X
SEM: Hin t quét
BET: Brunauer  Emmett - Teller
SID: Mc tiêu hóa chun ca rui vi các amino axit
EDTA: Etylendiamin

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bng 1.1 Mt s enzym cha kim loi thit yu  ng vt 5
Bng 1.2 Nhu cu b sung các nguyên t kim loi mi ln [8] 7
Bng 1.3 Nhu cu, mc cho phép và mc ca mt s i vi ln [5] 7
Bng 1.4 Các amino axit thit yu và không thit yu 10
Bng 1.5 Tên và công thc hóa hc ca các amino axit thit yu 11
Bng 1.6 ng amino axit khuyn ngh hng ngày ci ln[54] 13
Bng 1.7 Nhu cu amino axit ca mt vài loài tôm, cá [10] 14
Bng 1.8 SID các amino axit cho nhng nhóm ln vi cân nng khác nhau [84] 14
Bng 1.9 S hp thu  rut non ca các dng khoáng có ngun gc khác nhau (ppm) 30

2.1  tan cc  25
o
C [50, 71] 35
2.2 n ng tng hp phc cht 38

3.1 Khong pH xy ra to phc và hng s b

1
ca mt s phc cht 55
3.2 u ki



t qu tng hp các phc cht 59
3.3 Kt qu ng nguyên t ca các phc cht 60
3.4 Kt qu  dn ca các phc cht nghiên cu 61
3. 5 Kt qu phân tích ph khng ca các phc cht 62
3.6 Kt qu phân tích nhit ca các phc cht 71
3.7 Các s sóng hp th chính ca các amino axit và phc cht 84
3. 8 Tín hiu cng trên ph
13
C-NMR ca HLys, ZnLys
2
, HMet, ZnMet
2
, HThr,
ZnThr
2
, HTrp, ZnTrp
2
, HVal và ZnVal
2
89
3.9 Công thc cu to ca các phc cht nghiên cu 97
3.10 ng liên kng cc ca các phân t phc cht 99
3.11 Kt qu ng hp thu t CuThr
2

, Cu
2
Val
4
và CuSO
4
theo
thi gian 109
3.12 Kt qu ng hp thu t CuThr
2
và CuSO
4
theo n
110
3.13 Tín hiu cng trên ph
13
C-NMR c 112
3.14 Tín hiu prot 114




ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.2 S ng ln nhau gia các nguyên t khoáng c sng 8
Hình 1.1 ng ca ling khoáng chn chc khe ci và
ng vt 8
Hình 1.3 Cu trúc phân t phc cht [M(C
5

H
11
O
2
N)
2
(C
12
H
8
O
2
Mn(II),
Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), và Cd(II) 18
Hình 1.4 Cu trúc phân t phc cht C
22
H
24
N
4
O
5
-Co, Ni và Zn 18
Hình 1.5 Hp thu Fe cng rut t các ngun khác nhau 22
Hình 1.6 Hp thu Zn cng rut t các ngun khác nhau 22
Hình 1.7 Hp thu Cu cng rut t các ngun khác nhau 22
Hình 1.8 S vn chuyn Zn t niêm mn thanh mc ca Zn dng phc cht và dng
mu 22
Hình 1.9 Bi t l duy trì k t các ngun khác nhau 23
Hình 1.10 Bi so sánh s hp thu kim loi dng mui và dng phc vi amino axit 23

Hình 1.11 N Cr trong máu theo thi gian t các ngun khác nhau 24
Hình 1.12 Bi so sánh kh  t các ngun khác nhau 24
Hình 1.13 Bi so sánh kh  t các ngun khác nhau 24
Hình 1.14 Bi so sánh s i cht cng vt t phc amino axit
và t mui clorua 24
Hình 1.15 c tham gia vào sinh kh dng ca mt cht tiêu hóa 27
Hình 1.16 Túi rut ln: Túi rut lc  ng oxi hóa nuôi cy mô trong
khi rung. Mc ly ra  mt thm yêu cu. Phân tích hp chnh
c bên trong túi (không gian màng thanh dch) và trong mô 28
Hình 1.17 Thit b nghiên cu in vitro hp thu  rut 29
Hình 1.18 Mô bnh hc ca rut gà  0 gi (a) và 2 gi (b) 29
Hình 1.19 Cu trúc ca vt liu MIL-53 32

Hình 2.1  quy trình tng hp các phc cht ca Zn
2+
, Fe
3+
, Cu
2+
và Mn
2+
vi ln
t các amino axit Hlys, Hmet, HThr, HTrp và Hval 37
Hình 2.2 Dung dch Cu(Ac)
2
(a), Hn hp Cu(Ac)
2
+ HThr (b), Hn hp Cu(Ac)
2
+ HTrp

(c), Hn hp Cu(Ac)
2
+ HVal (d) 39
Hình 2.3 Quy trình tng hp vt liu khung h kim loi MZnTrp và MFeTrp 40


x

Hình 2.4  kho sát kh p thu cht qua thành rut 51

Hình 3.1 ng cong chu h H
2
Lys
+
(1), Cu
2+
+ 2H
2
Lys
+
(2), Fe
3+
+ 3H
2
Lys
+
(3),
Mn
2+
+ 2H

2
Lys
+
(4) và Zn
2+
+ 2H
2
Lys
+
(5) 53
Hình 3.2 ng cong chu h H
2
Thr
+
(1), Cu
2+
+2H
2
Thr
+
(2) và Zn
2+
+2H
2
Thr
+
(3) 54
Hình 3.3 ng cong chu h H
2
Val

+
(1), Zn
2+
+2H
2
Val
+
(2), Cu
2+
+ 2H
2
Val
+
(3) và
Mn
2+
+ 2H
2
Val
+
(4) 54
Hình 3.4 Ph UV   hp th (b) ca dung dch Cu(Ac)
2
+ 2HLys theo nhi
56
Hình 3.5 Ph UV  Vis (a) và  hp th (b) ca dung dch Cu(Ac)
2
+2HLys theo thi gian
57
Hình 3.6 Ph UV  Vis ca dung dch Cu(Ac)

2
và Cu(Ac)
2
+ HLys  các t l Cu(Ac)
2
:
HLys khác nhau 58
Hình 3.7 Ph EDS ca ZnThr
2
(a) 
2
(b) 61
Hình 3.8 Ph MS ca ZnLys
2
63
Hình 3.9 Ph MS ca ZnMet
2
64
Hình 3.10 Ph MS ca ZnThr
2
65
Hình 3.11 Ph MS ca ZnVal
2
65
Hình 3.12 Ph MS ca CuLys
2
66
Hình 3.13 Ph MS ca CuMet
2
67

Hình 3.14 Ph MS ca CuThr
2
68
Hình 3.15 Ph MS ca Cu
2
Val
4
69
Hình 3.16 Ph MS ca MnLys
2
70
Hình 3.17 Gi phân tích nhit ca ZnLys
2
72
Hình 3.18 Gi phân tích nhit ca ZnMet
2
73
Hình 3.19 Gi phân tích nhit ca ZnThr
2
73
Hình 3.20 Gi phân tích nhit ca ZnTrp
2
74
Hình 3.21 Gi phân tích nhit ca ZnVal
2
75
Hình 3.22 Gi phân tích nhit ca FeLys
3
75
Hình 3.23 Gi phân tích nhit ca FeTrp

3
76
Hình 3.24 Gi nhiu x tia X ca các phc st sau khi phân tích nhit 76
Hình 3.25 Gi phân tích nhit ca CuLys
2
77
Hình 3.26 Gi phân tích nhit ca CuMet
2
77


xi

Hình 3.27 Gi phân tích nhit ca CuThr
2
78
Hình 3.28 Gi phân tích nhit ca CuTrp
2
79
Hình 3.29 Gi phân tích nhit ca Cu
2
Val
4
79
Hình 3.30 Gi phân tích nhit ca MnMet
2
80
Hình 3.31 Gi phân tích nhit ca MnVal
2
80

Hình 3.32 Ph UV  Vis ca CuLys
2
81
Hình 3.33 Ph UV  Vis ca Cu(Ac)
2
, HThr và CuThr
2
82
Hình 3.34 Ph UV  Vis ca Cu(Ac)
2
, HVal và Cu
2
Val
4
82
Hình 3.35 Ph UV - Vis ca ZnVal
2
83
Hình 3.36 Ph IR ca HLys (1), ZnLys
2
(2), MnLys
2
(3), FeLys
3
(4) và CuLys
2
(5) 85
Hình 3.37 Ph IR ca HMet (1), ZnMet
2
(2), CuMet

2
(3) và MnMet
2
(4) 86
Hình 3.38 Ph IR ca HThr (1), ZnThr
2
(2) và CuThr
2
(3) 86
Hình 3.39 Ph IR ca HTrp (1), ZnTrp
2
(2), FeTrp
3
(3) và CuTrp
2
(4) 87
Hình 3.40 Ph IR ca HVal (1), ZnVal
2
(2), Cu
2
Val
4
(3) và MnVal
2
(4) 88
Hình 3.41 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca ZnLys
2
90

Hình 3.42 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca ZnMet
2
91
Hình 3.43 Ph DEPT ca ZnMet
2
91
Hình 3.44 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca ZnThr
2
92
Hình 3.45 Ph DEPT ca ZnThr
2
92
Hình 3.46 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca ZnTrp
2
93
Hình 3.47 Ph cnng t ht nhân
13
C-NMR ca ZnVal
2
94
Hình 3.48 Ph DEPT ca ZnVal
2
95
Hình 3.49 Gi nhiu x tia X ca CuLys

2
(a), CuThr
2
(b), Cu
2
Val
4
(c), ZnThr
2
(d) và
mui kim loi và phi t ng 96
Hình 3.50 nh SEM ca CuThr
2
96
Hình 3.51 nh SEM ca ZnThr
2
97
Hình 3.52 Cu trúc phân t dài liên kt ca Zn vi phi t trong ZnLys
2
100
Hình 3.53 Cu trúc phân t dài liên kt ca Zn vi phi t trong ZnMet
2
100
Hình 3.54 Cu trúc phân t dài liên kt ca Zn vi phi t trong ZnThr
2
100
Hình 3.55 Cu trúc phân t dài liên kt ca Zn vi phi t trong ZnTrp
2
101
Hình 3.56 Cu trúc phân t dài liên kt ca Zn vi phi t trong ZnVal

2
101
Hình 3.57 Cu trúc phân t dài liên kt ca Fe vi phi t trong FeLys
3
101
Hình 3.58 Cu trúc phân t dài liên kt ca Fe vi phi t trong FeTrp
3
102


xii

Hình 3.59 Cu trúc phân t dài liên kt ca Cu vi phi t trong CuLys
2
102
Hình 3.60 Cu trúc phân t dài liên kt ca Cu vi phi t trong CuMet
2
102
Hình 3.61 Cu trúc phân t dài liên kt ca Cu vi phi t trong CuThr
2
103
Hình 3.62 Cu trúc phân t dài liên kt ca Cu vi phi t trong CuTrp
2
103
Hình 3.63 Cu trúc phân t dài liên kt ca Cu vi phi t trong Cu
2
Val
4
103
Hình 3.64 Cu trúc phân t dài liên kt ca Mn vi phi t trong MnLys

2
104
Hình 3.65 Cu trúc phân t dài liên kt ca Mn vi phi t trong MnMet
2
104
Hình 3.66 Cu trúc phân t dài liên kt ca Mn vi phi t trong MnVal
2
104
Hình 3.67 Ph UV  Vis ca ZnThr
2
ng mô phng dch d dày 105
Hình 3.68 Ph UV  Vis ca ZnTrp
2
ng mô phng dch d dày 106
Hình 3.69 Ph UV Vis ca CuLys
2
ng mô phng dch d dày 106
Hình 3.70 Ph UV Vis ca CuThr
2
ng mô phng dch d dày 107
Hình 3.71 Ph UVVis ca MnMet
2
ng mô phng dch d dày 107
Hình 3.72 Ph UV  Vis ca CuLys
2
ng mô phng dch rut 108
Hình 3.73 Ph UV  Vis ca CuThr
2
ng mô phng dch rut 108
Hình 3.74 Hng t CuThr

2
, Cu
2
Val
4
và CuSO
4
theo thi gian 110
Hình 3.75 Hng t CuThr
2
và CuSO
4
theo n 110
Hình 3.76 Gi nhiu x tia X ca HTrp (1) MZnTrp(2) và Zn(Ac)
2
(3) 111
Hình 3.77 Ph
13
C-NMR ca MZnTrp 112
Hình 3.78 Các giá tr  dch chuyn hóa hc trên ph
13
C-NMR (a) và ph
1
H-NMR (b)
ca HTrp 113
Hình 3.79 Ph
1
H-NMR ca MZnTrp 113
Hình 3.80 nh SEM (a) và ph EDS (b) ca MZnTrp 114
Hình 3.81 Cu trúc MZnTrp 115

Hình 3.82 ng nhit hp ph và nh hp ph N
2
ca MZnTrp 115
Hình 3.83 Gi nhiu x tia X ca M FeTrp 116
Hình 3.84 nh SEM ca MFeTrp 116
Hình 3.85  th ng nhit hp ph và nh hp ph N
2
ca mu MFeTrp 117

1.1 




2
133
1.2 




2
133
1.3 




2
133

1.4 




2
134


xiii

1.5 




2
134
1.6 




3
134
1.7 





3
135
1.8 




2
135
1.9 




2
135
1.10 




2
136
1.11 




2
136

1.12 




2
Val
4
136
c 1.13 




2
137
1.14 




2
137
1.15 




2
137

2.1 




2
138
2.2 




3
138
2.3 




3
139
2.4 






2

139
2.5 




2
140
2.6 




2
140

3.1 Ph IR ca HLys 141
3.2 Ph IR ca ZnLys
2
141
3.3 Ph IR ca FeLys
3
142
3.4 Ph IR ca CuLys
2
142
3.5 Ph IR ca MnLys
2
143
3.6 Ph IR ca HMet 143

3.7 Ph IR ca ZnMet
2
144
3.8 Ph IR ca CuMet
2
144
3.9 Ph IR ca MnMet
2
145
3.10 Ph IR ca HThr 145
3.11 Ph IR ca ZnThr
2
146
3.12 Ph IR ca CuThr
2
146
3.13 Ph IR ca HTrp 147
3.14 Ph IR ca ZnTrp
2
147


xiv

3.15 Ph IR ca FeTrp
3
148
3.16 Ph IR ca CuTrp
2
148

3.17 Ph IR ca HVal 149
3.18 Ph IR ca ZnVal
2
149
3.19 Ph IR ca CuVal
2
150
3. 20 Ph IR ca MnVal
2
150

4.1 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca HLys 151
4.2 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca HMet 151
4.3 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca HThr 152
4.4 Ph cng t ht nhân
13
C-NMR ca HVal 152

5.1  153
5.2  153
5.3  154
5.4  154
5.5  155
5.6  (Ac)

2
155
5.7 (Ac)
2
156
5.8 Cl
2
.4H
2
O 156
5.9 Gi nhiu x tia X ca ZnLys
2
157
5.10 Gi nhiu x tia X ca ZnMet
2
157
5.11 Gi nhiu x tia X ca ZnThr
2
158
5.12 Gi nhiu x tia X ca ZnTrp
2
158
5.13 Gi nhiu x tia X ca ZnVal
2
159
5.14 Gi nhiu x tia X ca FeLys
3
159
5.15 
3

160
5.16 
2
160
5.17 




2
161
5.18 
2
161
5.19 CuTrp
2
162
5.20 
2
Val
4
162
5.21 
2
163


xv

5.22 

2
163
5.23 
2
164


1

MỞ ĐẦU
Ý nghĩa của luận án
th ng vt cn mng nhnh mt s các nguyên t kim
lo m bo cho s duy trì và hong ca 
sinh hc. Nu thiu các thành ph s mt cân bng và gây ra mt s bnh.
Trong các kim loi, có 10 nguyên t c thiên nhiên la ch xây dng các h sinh
hc là Na, K, Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn và Mo - c gi là kim loi ca s sng hay
kim loi sinh hc [90, 91]. i vi amino axit  ng vt t tng
hc. Tuy nhiên, có tám amino axit cn thi mà i và ng vt
không th t tng h c là lysin (HLys), methionin (HMet), threonin (HThr),
tryptophan (HTrp), valin (HVal), leucin, isoleucin và phenylalanin gi là các amino axit
thit yn thit phi b sung các kim loi sinh hc và các amino axit thit yu
 ng.
B sung kim lo sng  dng mung khó hp thu, trong khi
amino axit luôn c hp thu rt t gii hing kt hp
các kim loi vi dng phc cht vi m hp thu qua
thành rut và chuyn hóa ca kim loi. Phc cht ca kim loi sinh hc vi amino axit
thit yu c chu qu hp thu, kh dng sinh hc tt, dung np kim
loi cao và an toàn [46].
Nghiên cu phc chng va mang tính truyn thng va mang tính hii
ca hóa hhc cht ca các kim loi sinh hc Zn, Fe, Cu, Mn vi các amino axit

thit yu c nghiên cu nht phng nghiên cu phong phú này.
c bit, lus dng u thc nghim hii kt hp
v mô ph nghiên cu cu trúc và tính cht các phc cht. Nghiên cu
t ng dng v hiu qu hp thu kim lo s
ch to vt liu khung h kim lo các phc chn làm phong
phú thêm nhng ng dng ca loi hp cht này.
Tính cấp thiết của đề tài luận án


, kim loi sinh hc 














 

  có th hp thu c
ng rt nh các nguyên t kim loi, còn li phn li ra ngoài qua h thng

2

bài tit và hu hc x thng trc tip vào h thc mà không qua x 
vy, nu tip tc dùng các loi mua các nguyên t kim lo gây
lãng phí. Mt ng mui không hp thu c thi ra gây ô nhing nghiêm
trng. Các nguyên t kim loi này tích t li có th gây ra các bnh do nhic kim loi,
 Vit Nam hin xuc các sn phm b sung kim
loi i dng phc cht mà phi nhp khu t c ngoài vi giá rt cao và
không ch c ngun sn phm.
 c ta, hin nghiên cu v phc cht ca các kim loi Zn,
Fe, Cu, Mn vi các amino axit thit yu HLys, HMet, HThr, HTrp và HVal. c bi
có nghiên cu nào v ng dng phc cht làm th sung kim loi và amino axit cho
 sng. Trên th git s công trình nghiên cu tng hp và ng dng mt
s trong các phc cht này. Tuy nhiên, vi 15 phc cht ZnLys
2
, ZnMet
2
, ZnThr
2
, ZnTrp
2
,
ZnVal
2
,

FeLys
3
, FeTrp
3

, CuLys
2,
CuMet
2
, CuThr
2
, CuTrp
2
, Cu
2
Val
4
, MnLys
2
, MnMet
2
và
MnVal
2
các nghiên cu hi v s ng, xây du kin tng
hp, cu trúc, tính cht các phc cht và nghiên cu hiu qu ca vic hp thu kim loi t
các phc cht này.
i vi nhng khoáng cht không có kh o phc vi amino axit, vic s dng
ch u qu hp thu là cn thi các kim loi (Zn, Fe, Cu, Mn)
 ra kh ng dng ch to vt liu khung h kim loi
(ký hiu là MOF  Metal Organic Frameworks). MOF là vt li xc to
thành khi các phi t carboxylat hn kt vi các cm kim lo to ra cu trúc
khung không gian ba chiu vi nhng l xp có kích thc nh. Trong vt liu MOF,
các nút kim lou ni hphi t) to thành
mt h thng khung mng không gian ba chiu, liên kt vi h các nguyên t

trên b mo nên  xp, din tích b mt và th tích mao qun rt
ln. Phi t thun li cho tng hp vt liu MOF là phân t h cng nh
      ng phi trí l  t. Trong các
amino axit thit ym bo yêu cu này. Vì vy, hai vt liu khung h
kim loi MZnTrp (hp cht ca Zn vi Trp) và MFeTrp (hp cht ca Fe vc
ng hp vng ng dng làm vt liu mang khoáng cht
v mi, hin nay trên th gic công b.


3

Vi các lý do trên,  tài lun án: Nghiên cu tng hp, tính cht và 
ng dng ca phc cht km (II), sng (II), Mn (II) vi các amino axit
thit yu c thc hin.
Mục đích của luận án
 Xây dng quy trình và tng hp các phc cht ca kim loi sinh hc vi amino axit
thit yu.
 Nghiên cu cu trúc và tính cht ca các phc cht tng hc b
pháp phân tích và mô phng hii.
  ng dng ca các phc ch u qu b sung kim loi sinh
hc và amino axit thit y sng và ch to vt liu khung h kim loi.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Xây dng quy trình và tng hp các phc cht ca Zn (II), Fe (III), Cu (II) và Mn (II)
vi các amino axit thit yu HLys, HMet, HThr, HTrp và HVal: ZnLys
2
, ZnMet
2
, ZnThr
2
,

ZnTrp
2
ZnVal
2
, FeLys
3
, FeTrp
3
,

CuLys
2,
CuMet
2
, CuThr
2
, CuTrp
2
, Cu
2
Val
4
, MnLys
2
,
MnMet
2
và MnVal
2
.

 Nghiên cu cu trúc và tính cht ca các phc cht tng h c bng mt s
háp: Phân tích nguyên t, EDS, chu  MS, phân tích nhit, UV - Vis,
IR, NMR, XRD, SEM dng Gaussian.
 Nghiên c ng dng:
- Kho sát in vitro  ng dng phc cht làm th sung kim
loi và amino axit thit yu cho  sng. Nghiên cu bao gm kh bn
ca các phc cht trong ng mô phng dch rut, dch d dày và kh 
hp thu qua thành rut cng vt.
-  h to vt liu khung h- kim loi MZnTrp và MFeTrp
 các phc cht tng hc.
Bố cục của luận án
Lun án bao gn m u, kt lun, tài liu tham kho, danh
m ca lun án và ph lc. C th g
 Tng quan v phc cht Zn, Fe, Cu, Mn vi amino axit thit yu và vt
liu khung h kim loi.
 Thc nghiu
 Kt qu và tho lun.


4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT KẼM, SẮT,
ĐỒNG, MANGAN VỚI AMINO AXIT THIẾT YẾU VÀ VẬT
LIỆU KHUNG HỮU CƠ – KIM LOẠI
1.1 Vai trò của Zn, Fe, Cu, Mn và amino axit thiết yếu trong cơ
thể sống
1.1.1 Vai trò của Zn, Fe, Cu, và Mn trong cơ thể sống
th sng cc cung cp mt s các nguyên t hóa hc (khoáng) cho s sinh
ng và phát trin. Nó bao gm các nguyên t ng và nguyên t ng có tác
dng là nguyên liu ch yi cht và hình thành nên t 

Nguyên t ng là nhng nguyên t cn thi    vng l 
-4
%
tr th Bên cnh nguyên t ng thì nguyên t vi
ng là nhng nguyên t hóa hc cn thi  ng rt nh, cn dùng trong các
chi cht quan trng cho cuc sng và ph n.
Hin nay ngc có 17 nguyên t ng cn thing
vt [5]. Các nguyên t ng loi thit yu  sng vi mt s ng nh khong
vài mg mi ngày bao gm Zn, Fe, Cu, Mn ng
loi có th là cn thi si mng rt nh bao gm Sn, Ni, Si, V,
ng t này hoc là mt thành phn quan trng ca các enzym, vitamin
và hoóc môn hay tham gia vào mt s các phn i cht nhnh có va
là coenzym xúc tác hay hot hóa. Thing t có th trc tip hay gián tip gây ra
nhiu bu st dn bnh thiu máu (thiu hng cu trong máu), thiu km
ng và có th gây vô sinh, thiu iot gây ra bu
c [90, 91, 102] Có th thng kê ba cha nhóm các ch
[49]:
 Chn vai trò ca khoáng cht trong s phát trin và duy
trì các mô cng và m. Rõ ràng, các nguyên t n Mg,
góp ph  cng cng cách hình thành cht nn hoc to
thành các phc ch nhiên, trong khi nhóm nguyên t P, S, Zn, Mg là thành
phn quan trng cu to nên mô mm.


5

 Chn th hai ca c th hin  nh ca quá trình sinh
lý và sinh hc cng vt. Kim loi thit yu gi t xúc tác trong h thng
enzym và hoóc môn và là các thành phn không th tách ri , c th  ca
các enzym cha kim loi c th hin trong bng 1.1.  có ch

ph bin là kích hot trong các enzym cha kim loi nhnh. Trong mt enzym cha
kim loi, kim loc  vi protein  c nh mt s nguyên t kim loi cho
mi loi protein. Sau khi loi b kim loi, hong ca enzym chm dt [49].
Bảng 1.1 Mt s enzym cha kim loi thit yu  ng vt
Kim loi
Enzym
Vai trò
Zn
Carbonic anhydraza
Alcohol dehydrogenaza
Carboxypeptidaza
Alkaline phosphataza
Thymidine kinaza
RNA and DNA polymeraza
Hình thành CO
2

Chuyu
Tiêu hóa protein
Thy phân photphat
Este hình thành thymidin triphotphat
Tng hp các chui RNA và DNA
Fe
Ferredaxin
Suxinat dehydrogenaza
Xytocrom
Catalaza
Quang hp
Quá trình oxy hóa hiu khí ca carbohydrat
Vn chuyn electron

Bo v vi H
2
O
2

Cu
Xytocrom oxidaza
Lysyl oxidaza
Cerulopasmin
Supeoxit dismutaza
Oxidaza cui
Quá trình oxi hóa lysin
S dng Fe
S a gc t do superoxide (O
2
-
)
Mn
Pyruvate carboxylaza
Superoxide dismutaza
Chuyn hóa Pyruvate
 Ch ba ca khoáng cht là tham gia vào quá trình tng.
Khoáng chmt yu t cn thit trong các phn ng enzym, bii
tht chuyn hóa khác, gii phóng  s dng cho các hot
ng ca . Ví d, Ca, Mg, P, Mn và V tham gia vào quá t
 nzym.        yêu c      
 hai mt
s tin rng vi chng cn thit thp so vi chng trong ch

6

 ng hàng ngày nên nó không quan trngi. Ví d, Ca  mt
khoáng chc s dng vi s ng ln trong s ng và bo v
u không có mt ca nguyên t ng Co thì s ng chm ging
u hin ca vic thiu Ca. S thiu ht Co có th bu mt lot các phn ng dây
chuy ng vt, có th dn s i protein và cht béo mt cân bng,
làm cho t ng chm li.
Vai trò ca các nguyên t ng thit yu Zn, Fe, Cu và Mn  sng c
tóm tt :
Km (Zn), là loi nguyên t có mt  mi t bào, là thành phn cu to ca nhng
enzym quan tri k n nhng enzym và yu t thc hin quá trình sao
chép mã di truyn t ng Zn  ng trong khong 10-20
mg/g. Có nhng mô tng Zn rc mt, tuyn tin lit, tinh
dch, gan Nói chung, v m ng vt thì Zn ch ng sau Fe.
Trong máu, khong 75% Zn nm trong hng cu 22% trong huych
cu. Phn  huy   yu gn vi albumin (60-70%), còn li gn v -
macroglobulin (30-40%). Thiu Zn dn chm phát trin, tiêu hóa kém, suy gim kh
c và hot tính photphataza kim  máu b gim sút [34, 35, 36, 37, 90].
St (Fe), tham gia vào nhiu h thng enzyc bit là các enzym oxi hoá-kh, các
h thng vn chuyn electron  chui phn ng ca quá trình hô hp mô bào và quá trình
quang hi dng Fe hemin và Fe không heminng tng s Fe 
sng i ít nhiu tu thuc la tui, trng, sc kho 
nhiu khác bit theo gin tung Fe tính theo kg th
tr  ng    ng nm vào khong 60-70 mg/kg (hoc 60-70
   Fe    i dng liên kt v     à
myoglobin là hai loi protein cha Fe quan trng nht [90].
ng (Cu), vai trò ca Cu gn lin vi s chuyn hoá Fec bit Cu cn cho quá
trình tng hp hemoglobin vi vai trò là cht xúc tác [90]. ng Cu 
sng i theo la tui (vt non cha chiu h, loài và ging. Thiu Cu gây ra nhng

ri lon hong ca h ng kinh, bi lit, kém phát trin c
S bc hoc nht màu ca lông, da có th là du hiu ca khu phn thu Cu.
Mangan (Mn) là kim loi  i vi
s sng. Mn có nhiu vai trò quan tr n hô hp t bào, phát
tri  n hóa gluxit, ho ng ca não và cm giác cân bng. Mn có hàm


7

ng cao trong ty lp th làm chng xúc tác cùng các enzym. Mn liên kt vi vitamin
K tham gia tng hp prothrombin  Thiu Mn s
mt kh  hin tình cm và phn x. Ngoài ra, Mn còn kích thích chuyn hóa cht
béo, gim cholesterol góp phng ma, Mn y
hình thành sc t c s  ng rut, Mn
giúp men tiêu hóa nhn din th   hp thu nht.  t bào, Mn y tng hp
 bo toàn cu trúc ca t bào, nh  bào có th sinh sng. Nói
cách khác, t bào ít b bing thành t n là nguyên t ng "bn rn"
nht, có mt  kh. Mn giúp to huyt cu trong tng
cu trúc chc khy quá trình sn xut ni tit t [53, 63].
Các tác gi trong công trình [56u ng ca vic b sung Cu lên
hiu sut v m thân tht và chuyn hóa S ca khu pha
60% u t khô các loc. Kt qu cho thy hiu sut v m
thân tht không b i.
Tuy nhiên, tùy  tui và cân nng c nhu cu b sung các kim loi s khác
nhau. Nu các nguyên t  ng cho phép nó s c. Bng
1.2 và bng 1.3 cho bit nhu cu b sung các nguyên t khoáng i và ln.
Bảng 1.2 Nhu cu b sung các nguyên t kim loi mi ln [8]
Kim loi
Zn
Mn

Cu
Fe
Ling (mg)/ngày
10 - 15
2,5 - 5
0,9
, 16  18 (ph n)
Bảng 1.3 Nhu cu, mc cho phép và mc ca mt s i vi ln [5]
(mg/kg th
Nguyên t
Nhu cu
Mc cho phép
M c
Cu
10
(1)

100
250
Fe
80
1000
4000
I
0,2
-
-
Mg
400
-

-
Mn
40
80
500
Zn
50
(2)

1000
2000
Se
0,1
-
5
(1): Nhu cu cho ln con; (2): Khu phn nhiu Ca nhu cu s 


8

Cung cp quá nhit l, hình 1.1 biu din
ng ca ling khoáng chn chc khe cng vt [49].







Hình 1.2 S ng ln nhau gia các nguyên t khoáng c sng

Tính toán nhu cu, cân bng và công ngh b  sng là
mc khoa hc phc tp và lý thú. i ta tính ng ng b
Cht
Cht
biên
biên
Thiu ht
c
T
Khoáng cht np vào
100%
Chc khe
0 %
Hình 1.1 nh ng ca ling khoáng chn chc khe ci và
ng vt
ng cu th quan h 
ng vào nhau biu th sc m
ng cng xa nhau
biu th s i kháng ln nhau ca khoáng.



9

sung vào khu phn phi da vào nhu cu ca mi loi ng vt, ng,
ng ca tng nguyên t trong th c bit là phn quan h cnh
ng ln nhau ca các nguyên t ng các nguyên t
khoáng trong th c th hii dng nguyên t hoi dng hp cht.
Hình 1.2 là biu th quan h ng và cnh tranh ca các khoáng cht 
sng [52].

Hiu qu ca vic b sung kim loi  sng là vô cùng quan trng. Thc t,
các kim loc h vi hiu qu rt thp. Fe là nguyên t hp thu tt nht
trong s bn nguyên t Zn, Fe, Cu và Mn mà ph hp thu Fe t các mui vô ca
 khong 4 % và ch mt na trong s c s c chuyn hóa [46].
y, các nguyên t ng nói chung và các nguyên t Zn, Fe, Cu và Mn
nói riêng có vai trò vô cùng quan tri v sng. Nghiên cu nâng cao hiu
qu ca vic b sung các kim lo sng là v c quan
tâm trên th gii.
1.1.2 Vai trò sinh học của các amino axit thiết yếu trong cơ thể sống
Amino axit là loi hp cht hp chc mà trong phân t có cha c nhóm chc
amin (nhóm amino,  NH
2
) ln nhóm chc axit (nhóm cacboxyl, - COOH)
Thc t, ng gn trong protein, ngoài ra protein còn cha
mt s amino axit ci bic phát hin là asparagin. Amino axit
cui cùng trong s 20 amino a   c phát hin là threonin. Các amino axit
c gi tên theo ngun gc t, tên gc gi
ng. Ngoài các amino axit nêu trên còn có amino axit không tham gia
vào thành phn cu to ca 
 là sn phm trung gian quan trng ci cht và
mt s dng amino axit ít gmma cacboxylglutamat, selenocystein,
desmosin. Các amino axit ng là dng hiu chnh ca các amino axit ng gp,
quá trình hiu chnh xy ra khi chui phn c tng hp. Các amino
       c quan tr i v  , chng h 
m bo thc hin vai trò ca protromu
Trong s   i và ng vt t tng hp. Tuy
     t s amino axit cn thi    i và ng vt


10

không th t tng hc mà phi b  ng, gi là các
amino axit thit yu hay amino axit không thay th.
Bảng 1.4 Các amino axit thit yu và không thit yu
Thit yu
Không thit yu
Thit yu
Không thit yu
STT
Amino axit
STT
Amino axit
STT
Amino axit
STT
Amino axit
1
Isoleucin
1
Alanin
7
Tryptophan
7
Glutamin*
2
Leucin
2
Arginin*
8
Valin

8
Glycin*
3
Lysin
3
Aspartat
9
Histidin
9
Prolin*
4
Methionin
4
Cystein*


10
Selenocystein
5
Phenylalanin
5
Asparagin*


11
Serin*
6
Threonin
6
Glutamat

12
Tyrosin*
(*) Ch thit yu trong mt s ng hp.
Các amino axit thit yu  i gm: isoleucin, leucin, lysin, methionin,
phenylalanin, threonin, tryptophan, valin (và histidin). Arginin, cystein (hay các amino axit
cha S) và tyrosin n thit cho tr  
phát trin. Ngoài ra, các amino axit arginin, cystein, glycin, glutamin, prolin, tyrosin và
asparagin c xem là thit yu kinng chúng không nht thit
phi có trong thi cn có trong khu phn ca nhi không tng hp
c chúng vi m  . Ví d   i b bnh phenylceton
niu (phenylketonuria - PKU) phi hn ch ng phenylalanin trong khu ph mc
rt th a s chm phát trin trí tu và các bin chng chuy
 h không tng hc tyrosin t phenylalanin, và lúc này tyrosin li cn thii
vi nhng bnh nhân PKU.
S phân bit gia amino axit thit yu và không thit yu còn , do mt s
     c tng hp t amino axit khác. Các amino axit
cha S  methionin và homocystein có th chuyn hóa l u không
c tng h t trong hai phc ly t th
d th    thì không cn homocystein, ho c l   
không có c hai), hay cystein có th c tng hp t  c
tng h thun tii ta xp mt s amino axit thành nhóm các
amino axit cn thit. Ví d     a S
gm methionin, homocystein và cystein, nhóm amino axit ch   m