Tổng hợp, nghiên cứu và thăm dò khả năng kháng khuẩn của phức chất honmi với hỗn hợp phối tử glyxin và asparagin - Lê Hữu Thiềng

120 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 1/2016 TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA PHỨC CHẤT HONMI VỚI HỖN HỢP PHỐI TỬ GLYXIN VÀ ASPARAGIN Đến tòa soạn 4 - 1- 2016 Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Hữu Quân, Trần Thị Kiều Trang Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên SUMMARY SYNTHESIS, CHARACTERIAL AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY THE COMPLEX OF HOLMIUM WITH MIXED LIGAND GLYCINE AND ASPARAGINE The complex of holmium with mixture ligand glycine and asparagine was separated from the ethanol solution. The structure of the complex have been studied by elemental analysis method, IR spectra and thermal analysis method. The antibacterial activity of complex was conducted on three strains of bacterial: Escherichia coli (E.coli), Bacillus subtilis (Ba) and Seratia macescen (Sm) in different concentrations from 20 ÷ 60 µg/ml. The results of antibacterial activity test show that: The complex stimulate the growth of bacterials in low concentrations and inhibit the growth of bacterials in high concentrations. Keywords: The complex, holmium, glycine, asparagine, antibacterial activity. 1. MỞ ĐẦU Phức chất của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) với các α-amino axit được nhiều nhà khoa học quan tâm từ lâu. Ở lĩnh vực này thường là nghiên cứu phản ứng của kim loại với các chất có hoạt tính sinh học và điều chế các chất mới có hoạt tính sinh học cao [1÷7]. Tuy nhiên, phức chất của NTĐH với hỗn hợp các amino axit vẫn còn ít được nghiên cứu. Trong bài báo này, chúng tôi thông báo một số kết quả tổng hợp, nghiên cứu và thăm dò khả năng kháng khuẩn của phức chất honmi với hỗn hợp glyxin (Gly) và asparagin (Asn). 2. THỰC NGHIỆM 121 1. Tổng hợp phức chất Phức chất được điều chế dựa trên phản ứng của HoCl3 với glyxin (Gly) và asparagin (Asn) trong môi trường pH=4. Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu trong 4 giờ ở 70÷80oC, phương trình phản ứng xảy ra: Ho(H2O)xCl3 + 3Gly + Asn Ho(Gly)3AsnCl3. xH2O Khi hỗn hợp phản ứng xuất hiện váng bề mặt thì ngừng đun, để nguội, phức rắn sẽ kết tinh. Lọc, rửa phức chất bằng axeton và bảo quản trong bình hút ẩm [3]. Phức tạo thành có màu hồng nhạt, tan tốt trong nước, không tan trong các dung môi hữu cơ như etanol, axeton... 2. Các phương pháp nghiên cứu phức chất 2.1. Xác định thành phần của phức chất  Hàm lượng Ho (%) được xác định theo phương pháp chuẩn độ complexon với chất chuẩn DTPA, chỉ thị asenazo (III), dung dịch đệm pH=3,8.  Hàm lượng N (%) được xác định theo phương pháp Kendan.  Hàm lượng Cl (%) được xác định theo phương pháp Mohr với chất chuẩn AgNO3 0,01N, chỉ thị K2CrO4 5%. 2.2. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) Phổ IR của các phối tử và phức chất được ghi trên máy Mangna IR 760 Spectrometer ESP Nicinet (Mỹ) trong vùng tần số 400÷4000 cm-1. Các mẫu được trộn, nghiền nhỏ và ép viên với KBr. 2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất được ghi trên máy Labsys Evo (Pháp) trong môi trường không khí trong khoảng nhiệt độ 30÷1000oC, tốc độ gia nhiệt 10oC/phút. 3. Thăm dò khả năng kháng khuẩn của phức chất Khả năng kháng khuẩn của phức chất được xác định bằng phương pháp đo độ đục của tế bào và phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch . 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Phân tích hàm lượng (%) các nguyên tố của phức chất Hàm lượng (%) các nguyên tố (Ho,N,Cl) của phức chất được trình bày ở bảng 1. Bảng 1. Hàm lượng (%) các nguyên tố của phức chất (LT: Lý thuyết, TN: Thực nghiệm) Công thức giả định %Ho %N %Cl Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O LT TN LT TN LT TN 23,55 22,04 9,99 9,13 15,21 14,95 122 Các kết quả ở bảng 1 cho thấy: Hàm lượng (%) các nguyên tố của phức chất được xác định bằng thực nghiệm tương đối phù hợp với công thức giả định đưa ra. Trong công thức giả định của phức chất, số phân tử nước được xác định theo phương pháp phân tích nhiệt ở phần sau. 2. Kết quả nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) Kết quả chụp phổ IR của các phối tử và phức chất được trình bày ở bảng 2 và hình 1÷3. Bảng 2. Các số sóng hấp thụ đặc trưng (cm-1) của các phối tử và phức chất Hợp chất νOH- Asparagin - 3119,64 2933,86 1645,66 1432,48 Glyxin - 3102,27 2934,25 1574,57 1397,82 Phức chất 3530,86 3150,25 2975,88 1679,12 1484,30 (-) Không xác định Hình 1. Phổ IR của glyxin Hình 2. Phổ IR của asparagin Hình 3. Phổ IR của Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O So sánh phổ IR của phức chất (Hình 3) với phổ IR của glyxin (Hình 1) và asparagin (Hình 2) ở trạng thái tự do cho thấy: Dải hấp thụ ở (3119,64 và 2933,86 cm-1); (3102,27 và 2934,25 cm-1) đặc trưng cho dao động hóa trị bất đối xứng và đối xứng của nhóm NH3+ của asparagin và glyxin tự do đã dịch chuyển về vùng số sóng cao hơn (3150,25 và 2975,88cm-1) trên phổ của phức chất. Điều này chứng tỏ asparagin và glyxin đã phối trí với ion Ho3+ qua nguyên tử nitơ của nhóm amin. Còn dải hấp thụ ở (1645,66 và 1432,48 cm-1); (1574,57 và 1397,82 cm-1) đặc trưng cho dao động hóa trị bất đối xứng và đối xứng của nhóm cacboxyl của 123 asparagin và glyxin cũng đã dịch chuyển về vùng số sóng cao hơn (1679,12 và 1484,30 cm-1). Điều này chứng tỏ asparagin và glyxin cũng phối trí với Ho3+ qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl. Ngoài ra, trên phổ IR của phức chất còn xuất hiện dải hấp thụ mạnh ở vùng số sóng 3389,59 ÷ 3530,86 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm OH- (νOH-) của nước. Điều này chứng tỏ trong phức chất có chứa nước. 3. Kết quả nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt Kết quả phân tích giản đồ phân tích nhiệt của phức chất được trình bày ở hình 4 và bảng 3. Hình 4. Giản đồ phân tích nhiệt của Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O Bảng 3. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của phức chất Phức chất Nhiệt độ pic của hiệu ứng (oC) Hiệu ứng nhiệt Độ giảm khối lượng Dự đoán cấu tử tách ra hoặc phân hủy Dự đoán sản phẩm cuối cùng Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O LT (%) TN (%) 117,8 Thu nhiệt 7,709 7,217 3 H2O 292,4 - 18,71 Phân hủy và cháy 461,48 Tỏa nhiệt - 29,586 646,4 - 18,208 735,5 26,973 26,279 Ho2O3 (-) Không xác định Trên giản đồ phân tích nhiệt (đường DTA) của phức chất có hai hiệu ứng thu nhiệt ở 117,8oC và 292,4oC; ba hiệu ứng tỏa nhiệt ở 461,48oC, 646,4oC và 737,5oC. Khi tính toán độ giảm khối lượng trên đường TG thấy rằng: ở hiệu ứng thu nhiệt thứ nhất có xấp xỉ 3 phân tử H2O tách ra trong phức chất. Nhiệt độ tách nước ở 117,8oC thuộc khoảng nhiệt độ tách nước kết tinh của các hợp chất. Từ đó có thể kết luận rằng, các phân tử nước của phức chất là nước kết tinh. Ở hiệu ứng thu nhiệt thứ hai và các hiệu 124 ứng tỏa nhiệt tiếp theo ứng với quá trình phân hủy và cháy các thành phần của phức chất. Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của hiệu ứng tỏa nhiệt thì độ giảm khối lượng của phức chất là không đáng kể, giả thiết đã có sự hình thành sản phẩm cuối cùng (Ho2O3) là phù hợp. Nhiệt độ phân hủy các thành phần của phức chất thấp, chứng tỏ phức chất tổng hợp được kém bền nhiệt. 4. Thăm dò khả năng kháng khuẩn của phức chất. Kết quả thử khả năng kháng khuẩn của phức chất được trình bày ở bảng 4 và hình 5. Bảng 4. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của phức chất Phức chất Escherichia coli (E.coli) Bacillus aureus (Ba) Seratia macescen (Sm) Nồng độ (µg/ml) % so với đối chứng Nồng độ (µg/ml) % so với đối chứng Nồng độ (µg/ml) % so với đối chứng Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O ĐC 100 ĐC 100 ĐC 100 20 119 20 114 20 125 30 144 30 141 30 140 40 103 40 124 40 117 50 97 50 94 50 93 60 82 60 86 60 85 Hình 5. Ảnh hưởng của phức chất Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O đến khả năng sinh trưởng của ba chủng vi khuẩn Kết quả bảng 4 và hình 5 cho thấy trong khoảng nồng độ khảo sát của phức chất từ 20÷60 µg/ml: Ở nồng độ từ 20 đến 30 µg/ml, phức chất kích thích sự sinh trưởng của các vi khuẩn (tăng 14÷44% so với đối chứng). Ở nồng độ từ 40 đến 60 µg/ml, phức chất ức chế sự sinh trưởng của các vi khuẩn, sự ức chế mạnh nhất ở nồng độ 60 µg/ml (giảm 14÷18% so với đối chứng). 4. KẾT LUẬN 1. Đã tổng hợp được phức chất của honmi với hỗn hợp phối tử glyxin và asparagin. 2. Bằng phương pháp phân tích nguyên tố, phương pháp phổ IR, phương pháp phân tích nhiệt có thể kết luận :  Phức chất có thành phần là: Ho(Gly)3AsnCl3.3H2O 125  Mỗi phân tử glyxin và asparagin chiếm hai vị trí phối trí trong phức chất, liên kết với ion Ho3+ qua nguyên tử nitơ của nhóm amin và qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl.  Phức chất kém bền nhiệt. 3. Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 20÷60 µg/ml: Ở nồng độ thấp, phức chất có khả năng kích thích sự sinh trưởng của ba chủng vi khuẩn đem thử và ở nồng độ cao thì ức chế. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Carlos Kremer, Julia Torres, Sixto Domínguez, Alfredo Mederos (2005), “Structure and thermodynamic stability of lanthanide complexes with amino acids and peptides”, Coordination Chemistry Reviews, Vol. 249, pp. 567- 590 . 2. Julia Torres, Carlos Kremer, Helena Pardo, Leopoldo Suescun, Alvaro Mombrú, Jorge Castiglioni, Sixto Domínguez, Alfredo Mederos, Eduardo Kremer (2003), “Preparation and crystal structure of new samarium complexes with glutamic acid”, Journal of Molecular Structure, Vol.660, pp. 99-106. 3. Célia R.Carubelli, Ana M. G. Massabni, and Sergio R. de A. Leite (1997), “Study of the Binding of Eu3+ and Tb3+ to L-phenylalanine and L- tryptophan”, J.Braz. Chem. Soc., Vol.8 (6), pp. 597-602 . 4. Moamen S. Refat, Sabry A. El- Korashy, Ahmed S. Ahmed (2008). “Preparation, structural characterization and biological evaluation of T- tyrosinate metal ion complexes”, Journal of Molecular Structure, Vol. 881, pp. 28-45. 5. W. Xiumin, Q. Chuansong, Q. Songsheng and T. Zhicheng (2007) “Low-temperature heat capacity and standard enthalpy of formation of neodymium glycine perchlorate complex [Nd2(Gly)6(H2O)4](ClO4)6.5H2O”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 90(2), pp. 569-573 . 6. Yang Zupei, Zhang Banglao, Yu Yueying, Zhang Hongyu (1998), “Synthesis and characterization on solid compounds of L-histidine with light rare earth chlorides”, Journal of Shaanxi Normal University (Natural Science Edition), Vol. 26 (1), pp.58-59. 7. Z. H. Zhang, Z. J. Ku, H. R. Li, Y. Liu and S. S. Qu (2005), “Calorimetric and thermal decomposition kinetic study of Tb(Tyr)(Gly)3Cl3.3H2O”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol.79, pp. 169-173.