BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN VĂN THỜI
NGHIÊN CỨU TẠO PHỨC CỦA PLUMBAGIN
VỚI Cr(III), Ti(IV), Hg(II) VÀ ỨNG DỤNG
Ngành: KỸ THUẬT HOÁ HỌC
Mã ngành: 9520301
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2025
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN VĂN THỜI
NGHIÊN CỨU TẠO PHỨC CỦA PLUMBAGIN
VỚI Cr(III), Ti(IV), Hg(II) VÀ ỨNG DỤNG
Ngành: Kỹ thuật Hoá học
Mã ngành: 9520301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
1. GS.TS. Lê Văn Tán
2. PGS.TS. Trần Nguyễn Minh Ân
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ với đề tài “Nghiên cứu tạo phức của plumbagin với
Cr(III), Ti(IV), Hg(II) và ứng dụng” là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của
tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Lê Văn Tán và PGS.TS
Trần Nguyễn Minh Ân.
Các số liệu, kết quả và tài liệu được trình bày trong luận án là trung thực, có nguồn gốc
rõ ràng và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật và Hội đồng chấm luận án về tính
trung thực và toàn vẹn của nội dung nghiên cứu được trình bày trong luận án này.
Họ tên tác giả
Nguyễn Văn Thời
ii
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Lần đầu tiên, phức chất của PLB với Ti(IV), Cr(III) và Hg(II) được nghiên cứu ở cả
dạng dung dịch và rắn, đồng thời đánh giá tiềm năng ứng dụng của chúng trong lĩnh
vực phân tích và sinh học. Các phức chất được hình thành với tỷ lệ mol Ti:PLB = 1:2,
Cr:PLB = 1:3 và Hg:PLB = 1:2 trong dung môi ethanol–nước. Cơ chế dập tắt hoặc
phát huỳnh quang đã được xác định, kèm theo hằng số liên kết tương đối cao
(𝑙�\𝑔𝐾�G𝑖(𝑃�?𝐵)2=4,60; 𝑙�\𝑔𝐾�6�_(𝑃�?𝐵)3=4,52; 𝑙�\𝑔𝐾𝐻𝑔(𝑃�?𝐵)2=4,89). Tính toán DFT
cho thấy ΔEHOMO–LUMO dao động 2.68–3.02 eV và phân cực hướng về ion kim loại,
phù hợp với đặc tính điện tử và huỳnh quang thu được. Phức Ti(PLB)₂ phát huỳnh
quang tại 605 nm khi kích thích ở 500 nm, cho phép định lượng Ti(IV) trong mẫu cát
với độ nhạy cao, giá thành thấp và kết quả phù hợp ICP–OES. Phức Hg(PLB)₂ được
ứng dụng định lượng Hg(II) bằng HPLC–DAD với đường chuẩn tuyến tính (200–
20.000 µg/L, R² = 0.9999), LOD 59.5 µg/L và RSD < 5%. Sắc ký đồ cho thấy PLB
và phức được tách hoàn toàn, đảm bảo độ chính xác phân tích.
Phức Hg(PLB)₂ thể hiện hoạt tính sinh học trong vitro nổi bật với khả năng ức chế α-
glucosidase mạnh (IC₅₀ = 40.68 ± 0.85 µM), vượt trội so với acarbose, và gây độc
đáng kể trên dòng tế bào MCF-7 và HepG2 (IC₅₀ lần lượt là 2.39 ± 0.21 và 1.13 ±
0.13 µM), hiệu quả hơn PLB tự do và ellipticine. Trong khi đó, Cr(PLB)₃ không cho
thấy hoạt tính rõ rệt ở các thử nghiệm tương ứng. Docking và mô phỏng dynamics
(100 ns) với các enzyme 1T8I, 3TOP, 4WCU cho thấy tương tác bền vững qua liên
kết hydro và kỵ nước, với năng lượng Gibbs từ –10.45 đến –12.25 kcal/mol
Tương tác giữa Cr(PLB)₃ và Hg(PLB)₂ với HSA tuân theo cơ chế dập tắt tĩnh tại vị
trí IIA, làm thay đổi cấu trúc bậc hai và vi môi trường Trp214; hằng số liên kết mạnh
(Kb = 2.5–3.8 × 10⁴) và khoảng cách FRET ~2.5 nm cho thấy tiềm năng gắn kết và
vận chuyển sinh học của các phức.
Luận án góp phần cung cấp dữ liệu nền tảng cho việc ứng dụng các phức chất trong
phân tích và định hướng phát triển dược chất có nguồn gốc tự nhiên.
Từ khóa: Plumbagin, Cr(III), Hg(II), Ti(IV), Huỳnh quang, DFT, HPLC–DAD, Docking.
iii
ABSTRACT
This dissertation presents the first investigation of plumbagin (PLB) complexes with
Ti(IV), Cr(III), and Hg(II), focusing on their structures, interaction mechanisms,
photophysical properties, and potential analytical and biomedical applications. The
complexes were successfully formed in ethanol–water with molar ratios of Ti:PLB =
1:2, Cr:PLB = 1:3, and Hg:PLB = 1:2. Clear fluorescence quenching or enhancement
behaviors were observed, along with relatively high binding constants
(𝑙�\𝑔𝐾�G𝑖(𝑃�?𝐵)2=4,60; 𝑙�\𝑔𝐾�6�_(𝑃�?𝐵)3=4,52; 𝑙�\𝑔𝐾𝐻𝑔(𝑃�?𝐵)2=4,89)
DFT/TD–DFT calculations showed that the ΔEHOMO–LUMO ranged from 2.68–3.02 eV,
and Mulliken charge distribution indicated strong polarization toward the metal ions,
consistent with the observed electronic and fluorescence characteristics. Ti(PLB)₂
emitted strong fluorescence at 605 nm (λₑₓ = 500 nm) and was effectively applied to
quantify Ti(IV) in sand samples with high sensitivity and good agreement with ICP–
OES. Hg(PLB)₂ was used for quantitative analysis of Hg(II) by HPLC–DAD,
showing a good linear calibration range (200–20,000 µg/L, R² = 0.9999), LOD of
59.5 µg/L, and RSD < 5%. The chromatographic signals confirmed complete
separation of PLB and its complex, ensuring accurate quantification.
Hg(PLB)₂ exhibited potent in vitro bioactivity, notably inhibiting α-glucosidase
(IC₅₀ = 40.68 ± 0.85 µM), surpassing acarbose, and showing superior cytotoxicity
against MCF-7 and HepG2 cells (IC₅₀ = 2.39 ± 0.21 and 1.13 ± 0.13 µM, respectively)
compared to free PLB and ellipticine. In contrast, Cr(PLB)₃ showed negligible
activity. Docking and 100-ns molecular dynamics simulations with enzymes 1T8I,
3TOP, and 4WCU revealed strong, stable interactions via hydrogen bonding and
hydrophobic contacts, with Gibbs free energies of –10.45 to –12.25 kcal/mol.
The interaction of Cr(PLB)₃ and Hg(PLB)₂ with HSA followed a static quenching
mechanism at site IIA, altering the secondary structure and Trp214
microenvironment. High binding constants (Kb=2.5–3.8 × 10⁴) and a FRET distance
of ~2.5 nm indicated strong affinity and potential for biological transport.
The results provide valuable insights into the design and application of novel PLB–
metal complexes for analytical chemistry and contribute to the rational development
of bioactive agents from natural products.
Keywords: Plumbagin, Cr(III), Hg(II), Ti(IV), Fluorescence, DFT, HPLC–DAD, Docking.
