ứng dụng của phức chất trong hoa sinh

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA HỌC

BÀI TIỂU LUẬN
Đề tài: ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG
HÓA SINH

Cán bộ hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

PGS.TS: TRẦN NGỌC TUYỀN

ĐINH VĂN SAO
LỚP : HÓA K36

Huế, tháng 12 năm 2014
…………………………………………………………………..
Sinh Viên: Đinh Văn Sao

1


Mở đầu…………………………………………………………………….3
Chương 1:Giới thiệu chung về phức chất…………………………………4
1.1.

Khái niệm và phân loại về phức chất………………………………4

1.2.

Cấu tạo của phức chất……………………………………………...5

1.3.

Danh pháp của phức chất…………………………………………..6

1.4.

Đồng phân không gian……………………………………………..9

Chương 2: Hóa sinh vô cơ và ứng dụng của phức chất trong hóa sinh vô
cơ………………………………………………………………………….9
2.1.

Sự ra đời của hóa sinh vô cơ………………………………………9

2.2.

Các phức chất sinh học tiêu biểu…………………………………10

2.3.

Ứng dụng của phức chât trong y học……………………..………11

2.3.1. Phức platin………………………………………………………...11
2.3.2. Pophyrin…………………………………………………….…….12
2.3.3. Phức của Molipden và hoạt tính sinh học của chúng….………….14
2.4. Phức chất Glutamat Borat và thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho
cây vừng………………………………………………………………15

2.5. Phức chất đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm và thử nghiệm hoạt
tính sinh học đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương……16
2.6. Một số các nguyên tố khác được ứng dụng trong y .........................17
Kết luận…………………………………………………………………..18
Tài liệu tham khảo…………………………………………………….....19

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

2


Lời mở đầu
ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA SINH VÔ CƠ
Tổng hợp và nghiên cứu các hợp chất phức tạp là một trong những hướng
phát triển của hoá học vô cơ hiện đại. Có thể nói rằng hiện nay hoá học
phức chất đang phát triển rực rỡ và là nơi hội tụ những thành tựu của hoá
lí, hoá phân tích, hoá học hữu cơ, hoá sinh, hoá môi trường, hoá dược.
Đặc biệt hoá học phức chất đang phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực
hoá sinh cả về lí thuyết và ứng dụng: rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực
hóa sinh vô cơ và trong y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất
trong các hệ sinh học. Vì vậy chúng tôi đã tìm hiểu “Ứng dụng của phức
chất trong lĩnh vực hóa sinh vô cơ “

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

3


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT
1.1. Khái niệm và phân loại về phức chất

a. Khái niệm cơ bản
Phức chất là những hợp chất được tạo thành bởi những nhóm riêng biệt với
các đặc trưng sau:
-

Có mặt sự phối trí

- Không phân li hoàn toàn trong dung dịch
-

Có thành phần phức tạp

Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
AlF3 + 3NaF = Na3[AlF6]
Ag+ + 2 NH3 = [Ag(NH3)2]+
b. Phân loại phức chất
+ Dựa vào thành phần của phức
VD [AgCl3]2- , [Ca(SO4)2]2
+ Dựa vào loại hợp chất
VD H2[SiF6], H[AuCl4], [Ag(NH3)2]OH ,
+ Dựa vào dấu điện tích của ion phức
VD [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(NH3)4]Cl2
+ Dựa theo bản chất của phối tử người taọ phức
VD [Co(H2O)6]2+, [Pt(OH)6]2+ Dựa theo cấu trúc của cầu nội phức
VD [NH3Cr-OH-Cr(NH3)5]Cl5

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

4

1.2 Cấu tạo của phức chất
Công thức tổng quát: [MLx]nXn
VD [Zn(NH3)4]Cl2
Cầu ngoại
Phối tử

Ion trung
tâm

Cầu nội
• Ion trung tâm: Các nhóm nguyên tử, phân tử hay ion sắp xếp một cách
xác định xung quanh ion hay nguyên tử tạo phức, ion hay nguyên tử
đó được gọi là ion trung tâm(hay chất tạo phức)
• Phối tử hay nhóm thế (ligan) : là các nhóm ion hay phân tử sắp xếp
một cách xác định xung quanh ion trung tâm
• Cầu nội : Tập hợp ion trung tâm và phối tử tạo nên cầu nội củ phức
chất. Cầu nội thường được đặt trong dấu ngoặc vuông [ ]. Tổng điện
tích các thành phần trong cầu nội tạo nên điện tích của cầu nội phức
chất.
• Cầu ngoại: các ion mang điện tích để trung hoà điện tich cầu nội được
gọi là cầu ngoại. Hoá trị chính có thể bão hoà trong cầu nội và cầu
ngoại, còn hoá trị phụ chỉ bão hoà trong cầu nội.
• Dung lượng phối trí : Dung lượng phối trí của một phối tử là số chỗ
mà nó có thể chiếm đựơc bên cạnh ion trung tâm. Một phối tử , tuỳ
thuộc vào bản chất của nó , có thể liên kết với ion trung tâm qua 1, 2,
3 hay nhiều nguyên tử trong thành phần của nó; Trong trường hợp đó ,
phối tử được gọi tương ứng là phối tử có dung lượng phối trí là 1, 2, 3
Sinh Viên: Đinh Văn Sao

5


• Số phối trí : là số liên kết mà ion trung tâm tạo thành với các phối tử
1.3. Danh pháp của phức chất
• Theo qui ước của hiệp hội Quốc tế về hoá học lý thuyết và ứng dụng
IUPAC ; tên các phức chất được gọi như sau:
1) Với hợp chất ion: tên cation + tên anion (Gọi cation trước , anion sau)
•

Số oxi hoá của nguyên tử trung tâm ghi bằng số la mã và đặt trong
dấu ngoặc đơn

2) Phức chất trung hoà gọi tên như cầu nội
3) Các quy tắc goi tên phối tử.
a.Tên phối tử gọi trước rồi đến tên nguyên tử trung tâm
b. Tên phối tử được sắp xếp theo vần α,β
c. Tên của phối tử trung hòa đọc như tên phân tử, ngoại trừ: H 2O (gọi là
aqua), NH3 (gọi là ammin) , CO: cacbonyl, NO: nitrozyl.
d. Tên phối tử anion: tên anion + “o” .VD Cl- cloro ; SO42-. : sunfato,
OH- : hidroxo , NO2- : nitro
• Tên của phối tử âm kết thúc bằng hậu tố -o
– -ide à -o
– -ite à -ito
– -ate à -ato

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

6

Phối tử

Tên

bromide, Br-

bromo

chloride, Cl-

chloro

cyanide, CN-

cyano

Hydroxide, OH-

hydroxo

oxide, O2-

oxo

fluoride, F-

fluoro

carbonate, CO32-

carbonato

oxalate, C2O42-

oxalato

Sulfate, SO42-

sulfato

thiocyanate, SCN-

thiocyanato

thiosulfate, S2O32-

thiosulfato

Sulfite, SO32-

sulfito

Công thức và tên một số phối tử thông thường
Formula

Name

H2O aqua
NH3 ammine

CO

carbonyl

NO

nitrosyl

H2NC2H4NH2

ethylenediamine

OH- hydroxo
O2-

oxo

F-

fluoro

Cl-

chloro

Br-

bromo

I-

iodo

CN- cyano
Sinh Viên: Đinh Văn Sao

7


-NCS- isothiocyanato*
-SCN- thiocyanato*
SO42- sulfato
SO32- sulfito
NO3- nitrato*
-NO2- nitro*
-ONO-

nitrito*

CO32- carbonate
e) Phối tử cation : gọi tên cation và thêm đuôi ium
•

NH2NH3+ : hidrazinium

f) Thứ tự gọi tên các phối tử : Lần lượt gọi anion , phân tử trung hoà rồi đến
cation. Trong phạm vi một loại phối tử thì gọi phôí tử đơn giản trước, phối
tử phức tạp sau.
Nếu có nhiều phối tử giống nhau liên kết với nguyên tử trung tâm thì tên
phối tử được thêm tiền tố Latinh (di-, tri- tetra-, penta, hexa-...) để chỉ số

lượng phối tử mỗi . PtCl42- :tetrachoro, [Co(NH3)4Cl2]+ : diclorotetraammin
h) Với phối tử nhiều càng như etylendiamin, số phối tử liên kết với ion trung
tâm được thêm tiền tố Hi Lạp như bi-, tri-, tetrakis-, pentakis-, hexakis-..).
VD: Co(en)33+ : trietylendiamin. Tiền tố Hi Lạp thường sử dụng khi tiền tố
La tinh có trong tên của phối tử như triethylamine, N(CH3)3. Trong trường
hợp này tên phối tử được viết trong ngoặc đơn. VD. [Co(N(CH3)3)4]2+ :
tetrakis(triethylamine).
4.Với phức cation hoặc phức trung hòa tên nguyên tử trung tâm = tên kim
loại + (số oxi hóa ) . Cr(H2O)5Cl]2+: ion choro pentaaquacrom(III),
Cr(NH3)3Cl3]: tricloro triammin crom (III).
Với phức anion: tên nguyên tử trung tâm = tên kim loại (ion) + “at” +(số oxi
hóa La Mã).
Sinh Viên: Đinh Văn Sao

8


(Tên phức anion kết thúc bằng đuôi at), phức cation và trung hoà gọi bình
thường.
VD [Cr(CN)6]3- : ion hexacyanocromat (III).
NH4[Cr(NH3)2(SCN)4] Amoni tetra thioxyanato Diammin crômat(III)
[Pt(NH3)4(NO2)Cl] SO4 Cloro nitro tetra ammin platin(IV) sunfat
[Co(en)2Cl2] SO4

Di cloro bis- etilendiamin coban(III) sunfat

1.4. Đồng phân không gian
• Rh(NH3)4 Br2

Cis- dibromo tetra ammin rodi (III)

• Rh(NH3)4 Br2

Trans- dibromo tetra ammin rodi (III)

7) Đồng phân quang học
• +) d hay (+) : quay phải
• +) l hay (-) : quay trái
8) Nhóm cầu : để chữ trước nhóm cầu
[(H2O)4Fe(OH)2 Fe(H2O)4](SO4)2 Octa aquơ - di hidroxo di fero(III) sunfat
[(NH3)4Co(NO2)(NH2)Co(NH3)4](SO4)2
Octa ammin - amino- nitro dicoban(III) sunfat
Vị trí liên kết: để kí hiệu nguyên tử liên kết trước tên nguyên tử trung tâm
(NH4)2[Pt(SCN)6] Amoni hexa thioxyanato - S- platinat(IV)
(NH4)3[Co(NCS)6] Amoni hexa thioxyanato - N- cobanat(III)
CHƯƠNG 2: HÓA SINH VÔ CƠ VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT
TRONG HÓA SINH VÔ CƠ
2.1. Sự ra đời của hóa sinh vô cơ
- Các sản phẩm hóa học tự nhiên và nhân tạo vừa là cơ sở của sự sống, vừa
là phương tiện dùy trì và phát triển cuộc sống, từ thực phẩm, thuốc men,
trang phục … đến vật liệu xây dựng, đồ nội thất, công cụ sản xuất.. gọi
là Hóa sinh

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

9


- Hóa sinh Vô cơ là cầu nối giữa Hóa Sinh và Hóa học phức chất vì cơ bản
các kim loại có mặt trong cơ thể đều tồn tại dưới dạng phức chất.

- Hóa sinh vô cơ là Hóa học phức chất của các hệ sinh học với nhiệm vụ
+ Là nghiên cứu cấu tạo của các phức chất sinh học
+ Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cấu tạo đó với hoạt tính sinh học.
2.2. Các phức chất sinh học tiêu biểu
- Nhiều phức chất được tìm thấy trong cơ thể sinh vật có khối lượng phân tử
tương đối thâp. Chúng được tạo thành giữa các aion đơn giản ( Cl-,
CO3, HCO32-, PO4 3-, hay phân tử như NH3, H2O, amino axitv.v…)

Hình 1. Phức chất sắt Pophyrin IX (hem)
- Khả năng liên kết với oxi quyết định chức năng sinh học của
hemoglobin là chất vận chuyển oxi
-

Clorophyl và vitamin B12 cũng thuộc loại phức chất pophyrin. Mg 2+
là ion trung tâm trong clorophy, sắc tố màu lục trong lá cây.

-

Metalloprotein khác chứa các kim loại như molipden, kẽm, đồng
v.v… và đóng vai trò quan trọng như cố định nito, thủy phân chuyển
nhóm nguyên tử.

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

10


-

Feredoxin chữa các cụm sắt- lưu huỳnh Fe 2S2 hay Fe4S4; nitrogenaza,

enzim xúc tác cho quá trình cố định nito khí quyển

2.3. Ứng dụng của phức chât trong y học
-

Hóa sinh vô cơ có vai trò rất quan trọng trong Y học. Trong cơ thể
con người có khoảng 60 nguyên tố hóa học, trong đó phần lớn là các
kim loại.

-

Theo quan diểm của Y học, hàm lượng mỗi kim loại trong cơ thể chỉ
được dao động trong một giới hạn nhất định. Sự thiếu hay thừa đều
dẫn đến rối loạn hoạt động cơ thể, nghĩa là dẫn đến bệnh tật, thậm chí
có thể sẫn đến sự chết.

VD Thiếu sắt dẫn đến bệnh thiếu máu, thiếu canxi dẫn đến bệnh loãng
xương… Dư sắt bệnh chàm da, dư caxi dẫn đến bệnh sỏi thận.
- Y học hiện đại người ta dùng các loại thuốc chứa những hoạt chất có khả
năng tạo phức với các kim loại. Những kim loại cần bổ sung thường
được đưa vào cơ thể dứoi dạng phức chất với các phối tử không gây độc
cho cơ thể mà còn có tác dụng bổ ích như các amino axit, protein,
đường, vitamin v.v..
2.3.1.Phức platin
-

Phức chất cis-[Pt(NH3)2Cl2 một hợp chất vô cơ có khả năng ức chế
các tế bào ung thư như ung thư tinh hoàn, buồng trứng, bàng quang và
các khối u ở đầu và cổ

-

Vì cisplatin có độc tính cao đối với thận và chỉ có tác dụng với một
số bệnh ung thư

- Một số thuốc chống ung thư trên cơ sở Platin

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

11


2.3.2. Pophyrin
-

Pophyrin tuy không tồn tại trong thiên nhiên nhưng những dẫn xuất
của nó như hemoglobin, clorophin và xitocrom có vai trò rất lớn đối
với sự sống của sinh vật.

-

Phức chất của pophirin với sắt được gọi là hem.

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

12


Phức chất của pophirin với Mg2+ được gọi là clorophin.

- Hem và clorophin là hai chất chủ chốt trong cơ chế phức tạp của quá
trình biến hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng sống của sinh vật
Sinh Viên: Đinh Văn Sao

13


-

Hemoglobin là chất hồng cầu có trong máu của ngừoi và hầu hết
động vật.

2.3.3 Phức của Molipden và hoạt tính sinh học của chúng
-

Molypđen là kim loại 4d có mặt trong cơ thể và có vai trò rất quan
trọng đối với sự sống. Thiosemicacbazit và các dẫn xuất của nó – các
thiosemicacbazon –có tính sinh học

-

Phức chất thiosemicacbazonat kim loại có khả năng ức chế phát triển
của ung thư

Phức chất của Mo(III) với thiosemicacbazit
Phức chất của Mo(V) với thiosemicacbazit

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

14

Phức chất của Mo(VI) với các dẫn xuất salixilandehit và axetylaxeton của
thiosemicacbazit

- Phức chất Mo với thiosemicacbazon có khả năng diệt khuẩn cao cùng
với khả năng ức chế sự phát triển ung thư
-

Hai phức chất Mo(Hth)3Cl3 có tác dụng ức chế đáng kể đối với sự
phát triển của khối u như làm giảm thể tích khối u, giảm mật độ tế bào
ung thư, giảm tổng số tế bào và từ đó đã làm giảm chỉ số phát triển
của u.

2.4. Phức chất Glutamat Borat và thử nghiệm làm phân bón vi lượng
cho cây vừng
-

Phức Glutamat borat neodim với thành phần của phức tương ứng là
H2[Nd(Glu)(BO3)].3H2O và thử nghiệm làm phân bón vi lượng cho
cây vừng, đã thấy rằng:
+ Làm tăng tỷ lệ nảy mầm, tăng cường các chỉ tiêu sinh trưởng phát

triển, tăng cường các quá trình sinh lý theo hướng thuận lợi
+ Tăng năng suất và chất lượng hạt của cây vừng.

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

15

Hình 2: Cây vừng trước và sau khi được sử dụng làm phân bón vi lượng
2.5. Phức chất đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm và thử nghiệm
hoạt tính sinh học đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương
-Phức chất này được tổng hợp từ ion đất hiếm Nd 3+ và axitglutamic với
Na2MoO4
-Phức chất Glutamat molypdatneodim ở các nồng độ thích hợp để ngâm hạt
đậu và phun lên lá cây đậu tương đã thu được:
+ Chiều cao, diện tích lá, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây
đậu tương ở giai đoạn ra hoa đều tăng lên
+ Rút ngắn được thời gian ra hoa,làm tăng cường độ quang hợp, cường
độ hô hấp của cây
+ Hàm lượng protit và lipt trong hạt đều tăng lên

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

16


2.6. Một số các nguyên tố khác được ứng dụng trong y học
Nguyên

Hợp chất có

Tên thương mại

Vai trò y học

tố
Li

N
Mg

dược tính
Li2CO3
N2O
MgO

Camcolit
Khí cười
Magnesia

Chữa bệnh trầm cảm
Trầm cảm
Chữa bệnh thừa axit trong dạ

Co
Zn
Br
I
Bi
V

Vitamin B12
ZnO
NaBr
I2
K3[Bi(xitrat)2]

Cobaltamin S

Calamin

De - Nol

dày
Bổ sung vitamin
Thuốc bôi da
Thuốc an thần
Chống nhiễm khuẩn
Thuốc chữa bệnh thữa axit
trong dạ dày, loét dạ dày
Chất mô phỏng insulin trong

BMOV

việc chữa bệnh đái tháo
đường
Để làm tăng độ nhạy của phép chuẩn đoán ngừơi ta thường đưa vào cơ thể
những chất có tác dụng làm nổi bật các hình ảnh thu được, do đó làm tăng
độ nhạy của phép chuẩn đoán
Ví dụ đồng vị phóng xạ 99TC đã được dùng trong y học hạt nhân trong việc
chuẩn đoán bệnh ung thư xương bằng cách chụp ảnh gamma

KẾT LUẬN

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

17

- Hóa học phức chất đóng vai trò hết sức quan trọng trong nhiều lĩnh vực:
hóa lý, hóa môi trường, hóa phân tích và đặc biệt trong lĩnh vực hóa sinh
- Phức chất trong hóa sinh được ứng dụng để sản xuất một số thuốc chống
ung thư, tiểu đường….
- Những quá trình quan trọng nhất của sự sống như sự quang hợp, sự vận
chuyển oxi và cacbon đioxit trong cơ thể….
- Ngày nay hóa học phức chất còn có nhiều ứng dụng trên lý thuyết nhưng
trên thực tế chưa được sử dụng vào thực tế.
- Nhiệm vụ của các nhà hóa học là tiếp tục nghiên cứu để ngành hóa học
phức chất ngày càng phát triển rực rỡ .

Sinh Viên: Đinh Văn Sao

18


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách hóa sinh công nghiệp- Lê Ngọc Tú
2. Hóa Vô Cơ Tập 3 – Hoàng Nhâm
3. />4. Google.com
5. />
Sinh Viên: Đinh Văn Sao

19