Báo cáo Khoa học Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của lantan với L – histidin

BÁO CÁO KHOA HỌC TỔNG HỢP VÀ NGHIấN CỨU PHỨC CHẤT CỦA LANTAN VỚI L – HISTIDIN Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 2(46) Tập 2/Năm 2008 118 TỔNG HỢP VÀ NGHIấN CỨU PHỨC CHẤT CỦA LANTAN VỚI L – HISTIDIN Lờ Hữu Thiềng, Phựng Anh Diệu ( Trường ĐH Sư phạm – ĐH Thỏi Nguyờn) 1. Mở đầu Phức chất của cỏc nguyờn tố đất hiếm (NTĐH) với một số aminoaxit là cú hoạt tớnh sinh học [1]. Cỏc phức chất này ở dạng rắn cú thành phần và cấu trỳc phức tạp [2], [3]. Trong bài bỏo này, chỳng tụi tổng hợp và nghiờn cứu phức chất của lantan với L- histidin 2. Thực nghiệm 21. Hoỏ chất và thiết bị: - Dung dịch La(NO3)3 được chuNn bị từ La2O3 của hóng Wako (Nhật Bản) cú độ tinh khiết 99,99% - L- histidin (His) của hóng Merek (Đức) - Cỏc hoỏ chất khỏc dựng trong quỏ trỡnh thực nghiệm cú độ tinh khiết PA - Mỏy quang phổ hồng ngoại Magna IR 760 Niconet (Mỹ) - Mỏy phõn tớch nhiệt TGA – 50H Shimadzu (Nhật Bản) 2.2. Tổng hợp phức chất của lantan với L- histidin. Phức chất được tổng hợp dựa trờn phản ứng của La(NO3)3 với L- histidin trong mụi trường cú pH 5-6, nhiệt độ từ 70 – 75 0C. Phản ứng xảy ra: La(H2O)x(NO3)3 + 3His La(His)3(NO3)3 + xH2O Cỏc tinh thể phức chất được rửa bằng hỗn hợp etylic, andehitaxetic và làm khụ trong bỡnh hỳt Nm chứa P2O5 [4]. 2.3. Xỏc định thành phần của phức chất. - Hàm lượng của lantan được xỏc định bằng cỏch: nung một lượng xỏc định phức chất ở nhiệt độ từ 900 – 1000 0C trong thời gian 2 giờ. Ở nhiệt độ này phức chất bị phõn hủy và chuyển về dạng lantan oxit. Hũa tan oxit này trong axit HNO3 loóng rồi chuNn độ ion La3+ bằng dung dịch DTPA, chỉ thị asenazo III, pH = 4,2. - Hàm lượng nitơ xỏc định bằng phương phỏp Kendan. - Hàm lượng NO3- xỏc định bằng phương phỏp đo quang dựa trờn sự tạo màu của ion nitrat với axit phenoldisunfunic. Bảng 1. Kết quả phõn tớch thành phần ( % ) cỏc nguyờn tố và hàm lượng NO3- của phức chất. Cụng thức giả thiết La N NO3 - LT TN LT TN LT TN La(His)3(NO3)34H2O 5,10 4,96 22,04 21,95 24,40 24,32 (LT: Lý thuyết; TN: Thực nghiệm) Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 2(46) Tập 2/Năm 2008 119 Hàm lượng nước trong cụng thức giả thiết của phức chất xỏc định bằng thực nghiệm theo phương phỏp phõn tớch nhiệt vi phõn ở phần sau. Kết quả phõn tớch hàm lượng La, N, NO3- trong phức chất cho thấy sự sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm là khụng đỏng kể. Do vậy, sơ bộ chỳng tụi kết luận cụng thức giả thiết: La(His)3(NO3)34H2O của phức chất là tương đối phự hợp. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Nghiờn cứu phức chất bằng phương phỏp phõn tớch nhiệt. Giản đồ phõn tớch nhiệt của phức chất được ghi trong khụng khớ, với tốc độ gia nhiệt là 10 0C / phỳt, khoảng nhiệt độ từ 30 – 700 0C, chất so sỏnh là Al2O3. Kết quả được trỡnh bày ở cỏc hỡnh 1, 2 và bảng 2. Hỡnh 1: Giản đồ DTA của phức chất Hỡnh 2: Giản đồ TGA của phức chất Bảng 2. Kết quả phõn tớch giản đồ nhiệt của phức chất Phức chất Giản đồ Hiệu ứng thu nhiệt (t0C) Độ giảm khối lượng (%) Hiệu ứng tỏa nhiệt (t0C) Dự đoỏn cấu tử tỏch ra Độ giảm khối lượng (%) Dự đoỏn sản ph@m cuối cựng DTA 129,64 283,91 321,66 468,33 La2O3 TGA 125,91 8,767 4.H2O 270,86 310,39 435,18 35,335 40,791 Trờn giản đồ DTA của phức chất cú một hiệu ứng thu nhiệt (ứng với pic 129,640C) và ba hiệu ứng tỏa nhiệt (tương ứng với cỏc pic 283,910C; 321,660C và 468,330C). Ở hiệu ứng thu nhiệt chỳng tụi cho rằng trong phức chất cú nước, vỡ hiệu ứng mất nước thường là hiệu ứng thu nhiệt. Qua tớnh toỏn trờn giản đồ TGA độ giảm khối lượng là 8,767% ( ứng với pic 125,91 0C ) Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 2(46) Tập 2/Năm 2008 120 tương đương với 4 phõn tử nước được tỏch ra, nhiệt độ mất nước này khụng cao, chỳng tụi cho rằng nước trong phức chất là nước kết tinh. Độ giảm khối lượng lần thứ hai và thứ ba (tương ứng với cỏc pic 270,860C; 310,390C và 435,180C) ứng với sự phõn hủy cỏc thành phần của phức chất. Ở nhiệt độ trờn 435,18 0C, khối lượng của phức chất giảm khụng đỏng kể, chỳng tụi cho rằng cú sự hỡnh thành lantan oxit. 3.2. Nghiờn cứu phức chất bằng phương phỏp phổ hồng ngoại: Phổ hấp thụ hồng ngoại của L – histidin và phức chất được ghi trong vựng tần số 400 – 4000 cm-1. Cỏc mẫu được trộn, nghiền và ộp viờn với KBr. Sự quy kết cỏc dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại của L – histidin và phức chất dựa theo tài liệu [4]. Kết quả được trỡnh bày ở cỏc hỡnh 3, 4 và bảng 3. Hỡnh 3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L–histidin Hỡnh 4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất. Bảng 3. Cỏc tần số hấp thụ chớnh (cm-1) của cỏc hợp chất Hợp chất ν −OH ν + 3NH as ν + 3 NH S ν -OCO as ν -OCO s ∆ ν + − 3NH sas ∆ ν coo as s − − L – Histidin - 3089 3010,1 1583,4 1411,2 78,9 172,2 Phức chất 3404,6 3139 3037 1625 1383,5 102 241,5 Trờn phổ hồng ngoại của L – histidin, cỏc dải hấp thụ ở cỏc tần số 3089 cm-1, 3010,1cm-1 được gỏn tương ứng cho cỏc dao động húa trị bất đối xứng và đối xứng của nhúm NH3+(ν +3NHas và ν + 3 NH S ). Cũn cỏc dải hấp thụ ở cỏc tần số 1583,4 cm-1, 1411,2 cm-1 thỡ được gỏn tương ứng cho dao động húa trị bất đụi xứng và đối xứng của nhúm COO- (ν -OCOas và ν -OCO s ). Trờn phổ hồng ngoại của phức chất, cỏc tần số dao động húa trị bất đối xứng, đối xứng của nhúm NH3+ và COO- đều cú sự dịch chuyển so với cỏc dải hấp thụ tương ứng của L – histidin: ν + 3NH as (3139 cm-1), ν + 3 NH S (3037 cm-1), ν -OCO as (1625 cm-1) và ν -OCO s (1383,5 cm-1). Sự chờnh lệch ∆ ν + − 3NH sas (102 cm-1) của phức chất lớn hơn so với ∆ ν + − 3NH sas (78,9 cm-1) của L – histidin, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 2(46) Tập 2/Năm 2008 121 chứng tỏ L – histidin đó liờn kết với La3+ qua nhúm NH3+. Cũn sự chờnh lệch ∆ ν cooas s − − (241,5 cm- 1) của phức chất lớn hơn so với ∆ ν cooas s − − (172,2 cm-1) của L – histidin, chứng tỏ L – histidin cũng đó liờn kết với La3+ qua nhúm COO-. Ngoài ra trờn phổ hồng ngoại của phức chất cũn cú dải hấp thụ rộng ở tần số 3404,6cm-1, ứng với dao động hoỏ trị của nhúm OH- trong phõn tử nước, chứng tỏ trong phức chất cú chứa nước. Điều này hoàn toàn phự hợp với kết quả nghiờn cứu phức chất bằng phương phỏp phõn tớch nhiệt. 3. Kết luận Đó tổng hợp được phức chất của lantan với L- histidin, bằng cỏc phương phỏp phõn tớch nguyờn tố, phõn tớch nhiệt và quang phổ hồng ngoại cho phộp kết luận: - Phức chất thu được cú thành phần là: La(His)3(NO3)3. 4H2O. - Mỗi phõn tử L – histidin chiếm hai vị trớ phối trớ trong phức chất, liờn kết với La3+ được thực hiện qua nguyờn tử nitơ của nhúm amin và nguyờn tử oxi của nhúm cacboxyl
. Túm tắt Phức chất cuả lantan với L – histidin đó được tỏch ra ở dạng rắn. Phức chất cú cụng thức La(His)3(NO3)3. 4H2O. Cấu trỳc của phức chất đó được xỏc định bằng phương phỏp phõn tớch nhiệt và quang phổ hồng ngoại. Summary Synthesis and study on the complex of lanthanum with L – histidine. The complex of lanthanum with L – Histidine have been isolated on solid state. The complex has the formula La(His)3(NO3)3. 4H2O. The structure of the complex was determined by thermar composition anol IR spectral methods. Tài liệu tham khảo [1]. P.H Brown et al (1990). Rare earth elements biological system hand book on the phisics and chemistry of rare earth, vol. 13,P. 432 – 453. [2]. R. Celia Carubelli, Ana. M.G, Massabni, and Segio R.de A Leite. J. Braz (1997).chem. soc, vol.8, No.6.P. 597 – 602 . [3]. P. Indrasenan, M. Lakshmy (1997). Indian, Journal of chemistry, vol. 36A. P. 998 – 1000. [4]. Young Li (1998), synthesis and Disinfectant netivity test of the solid complexes of histide with lanthanide nitrates, journal of Baoji collecge of arts and sciences (Natural science) vol . 18. No.1 .