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

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

GS.TS Nguyễn Trọng Uyển

Xác nhận của trƣởng khoa

TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Tác giả

Phạm Thế Cƣờng

Xác nhận của chủ tịch hội đồng

TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

/>

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 Lasparagin 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
Bảng 2.1. Kết quả chuẩn độ dung dịch H2Asn+ 2.10-3 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

Bảng 2.3. Kết quả chuẩn độ hệ Ln3+: H2Asn+ = 1: 2 bằng KOH 2,5.10-2M

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
Hình 2.1. Đƣờng cong chuẩn độ dung dịch H2Asn+ 2.10-3 bằng dung dịch
KOH 2,5.10-2M ở 25  10C, I = 0,10 ................................................... 28
Hình 2.2. Đƣờng cong chuẩn độ H2Asn+ và các hệ Ln3+: 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 đầy đủ

Chữ viết tắt

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)

12.

DTA

13.

TGA

14.

Z

Differential thermal analysis (phân tích nhiệt vi
phân)
Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis
(phân tích trọng lƣợng nhiệt)
Điện tích hạt nhân, số thứ tự trong bảng hệ thống
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

/>

3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về các nguyên tố đất hiếm (NTĐH)
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất chung của các NTĐH
1.1.1.1. Cấu hình và tính chất vật lý chung của các NTĐH
Các NTĐH bao gồm: 3 nguyên tố thuộc nhóm IIIB 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), dysprozi (Dy, Z=66), honmi (Ho,Z=67), ecbi (Er,

Z=68), tuli (Tm, Z=69), ytecbi (Yb, Z=70) và lutexi (Lu, Z=71).
Ion Y3+ có bán kính tƣơng tự ion Tb3+ và Dy3+, vì vậy ytri thƣờng gặp
trong khoáng sản lantanit phân nhóm nặng. Scandi có tính chất hóa học chiếm
vị trí trung gian giữa nhôm, ytri. Do đó, cả ytri và scandi cũng đƣợc xem
thuộc các NTĐH.
Do tính chất vật lý, tính chất hóa học và tính chất địa hóa của 17
nguyên tố rất giống nhau và gây nên sự nhầm lẫn trong hệ thống hóa và danh
pháp. Để tránh nhầm lẫn, vào năm 1968 IUPAC đề nghị rằng các nguyên tố
''lantanit '' gồm 14 nguyên tố từ Ce đến Lu và dùng tên ''nguyên tố đất hiếm''
cho các nguyên tố Sc, Y, La và 14 nguyên tố lantanit trên. Lantanit đôi khi
đƣợc gọi là lanthanoit, lanthanon và đƣợc kí hiệu Ln.
Trong lĩnh vực xử lý quặng, dãy các NTĐH thƣờng đƣợc phân thành
hai hoặc ba phân nhóm:

Số hóa bởi trung tâm học liệu

/>