BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
*********♦*********
NGUYỄN XUÂN ĐỘ
TÍCH CHẤT PEROXYDAZA CỦA PHỨC CHẤT
NI(II) VỚI GLUTAMIC AXIT
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHÀNH : HOÁ CƠ BẢN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN VĂN XUYẾN
HÀ NỘI 2005
3
Môc lôc
Trang
Môc lôc ......................................................................................................................... 3
Më ®Çu ........................................................................................................................... 5
Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ xóc t¸c ®ång thÓ oxy ho¸ khö.
1.1 Thµnh phÇn, cÊu t¹o vµ c¬ chÕ ho¹t ®éng cña xóc t¸c phøc ....................... 8
1.1.1 CÊu t¹o cña phøc chÊt .................................................................................... 8
1.1.2 Vai trß cña ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp trong xóc t¸c phøc ........................ 9
1.1.3 §Æc ®iÓm phèi trÝ víi c¸c ligan ..................................................................... 12
1.1.4 ¶nh hëng cña sù t¹o phøc ®Õn tÝnh chÊt xóc t¸c cña Mz+ .................... 12
1.1.5 Sù t¹o thµnh phøc trung gian ho¹t ®éng ..................................................... 16
1.1.6 NhiÖt ®éng häc qu¸ tr×nh t¹o phøc ............................................................... 20
1.1.7 C¬ chÕ cña ph¶n øng xóc t¸c ......................................................................... 22
1.1.8 Ph¶n øng bÞ ng¨n cÊm bëi quy t¾c ®èi xøng cña c¸c orbital ................. 26
1.1.9 Chu tr×nh oxy hãa khö thuËn nghÞch ........................................................... 30
1.2 Xóc t¸c ph©n huû H2O2 ........................................................................................ 31
1.3 Xóc t¸c oxy ho¸ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ - qu¸ tr×nh Peroxydaza ................... 34
1.4 Mèi quan hÖ gi÷a xóc t¸c enzym vµ xóc t¸c phøc ........................................ 38
Ch¬ng 2: C¬ së thùc nghiÖm vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu.
2.1 C¸c hÖ xóc t¸c ®îc chän ................................................................................... 42
2.2 Ho¸ chÊt sö dông ................................................................................................... 42
2.3 C¸c ph¬ng ph¸p nghiªn cøu ............................................................................. 45
2.4 Dông cô vµ c¸c thiÕt bÞ nghiªn cøu .................................................................. 47
2.5 Ph¬ng ph¸p tiÕn hµnh nghiªn cøu ................................................................... 48
Ch¬ng 3: KÕt qu¶ vµ th¶o luËn.
3.1 NhiÖt ®éng häc sù t¹o phøc xóc t¸c gi÷a Ni2+ vµ Glutamic axit ............... 50
3.1.1 Nghiªn cøu s¬ bé ho¹t tÝnh xóc t¸c gi÷a Ni2+ vµ Gu ............................... 50
Lêi c¶m ¬n
Sau mét thêi gian häc tËp vµ nghiªn cøu em ®· hoµn thµnh xong b¶n
luËn v¨n nµy. Tríc khi tr×nh bµy néi dung b¶n luËn v¨n em xin ch©n
thµnh c¶m ¬n GS.TSKH.NguyÔn V¨n XuyÕn cïng toµn thÓ c¸n bé, gi¸o
viªn trong bé m«n Ho¸ lý ®· híng dÉn, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho em
hoµn thµnh luËn v¨n.
Hµ Néi, ngµy 18 th¸ng 11 n¨m 2005.
Häc viªn
NguyÔn Xu©n §é
5
Më ®Çu
Ho¸ häc phøc chÊt cã mèi quan hÖ g¾n bã víi ho¸ lý, hãa h÷u c¬, ho¸ v«
c¬, ho¸ ph©n tÝch฀do vËy mµ sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña ho¸ häc phèi trÝ,
thuyÕt trêng ligan, ph¬ng ph¸p tæ hîp c¸c orbital ph©n tö MO, c¬ häc lîng
tö฀®· trë thµnh ph¬ng tiÖn h÷u hiÖu cho c¸c nghiªn cøu trong ho¸ häc phøc
chÊt. Nh÷ng thµnh tùu trong c¸c lÜnh vùc: vËt lý, vËt liÖu häc, sinh häc ph©n
tö฀®· gãp phÇn to lín vµo viÖc hoµn thiÖn ho¸ häc vÒ phøc chÊt bao gåm c
lý thuyÕt vµ øng dông thùc tÕ. Cã thÓ nãi phøc chÊt ®· vµ ®ang trë thµnh mét
phÇn kh«ng thÓ thiÕu trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp, trong nghiªn cøu vµ
trong ®êi sèng. §iÒu nµy cã ®îc lµ do sù kÕt hîp ®Æc biÖt gi÷a ion kim lo¹i
vµ ligan t¹o ra nh÷ng hîp chÊt míi cã tÝnh chÊt hoµn toµn kh¸c biÖt, trong khi
nÕu t¸ch riªng chóng ra th× kh«ng cã nh÷ng tÝnh chÊt nµy. Trong sè c¸c tÝnh
chÊt ®Æc biÖt mµ sù t¹o phøc cã ®îc th× tÝnh chÊt xóc t¸c cña nã lµ mét trong
nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc biÖt nhÊt.
Xóc t¸c b»ng phøc chÊt lµ hiÖn tîng rÊt phæ biÕn trong thÕ giíi h÷u sinh
vµ ngµy cµng chøng tá vai trß quan träng trong ®êi sèng: phøc ®îc t¹o thµnh
gi÷a Mg2+ vµ Clorifin lµ xóc t¸c cho ph¶n øng quang ho¸ trong c©y xanh, phøc
chÊt cña Co2+ xóc t¸c cho ph¶n øng tæng hîp albumin trong c¬ thÓ
sèng...Ngµy nay theo thèng kª cã h¬n 90% c¸c s¶n phÈm ho¸ häc t¹o ra cã sö
dông xóc t¸c dÞ thÓ vµ ®ång thÓ [15]. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y xóc t¸c phøc
®ång thÓ ®· thu hót ®îc nhiÒu mèi quan t©m cña c¸c nhµ khoa häc trªn thÕ
giíi do nh÷ng u ®iÓm vît tréi cña xóc t¸c phøc so víi xóc t¸c thêng, vÝ dô:
d©y chuyÒn s¶n xuÊt Vitamin C cña Liªn X« cò hµng th¸ng th¶i ra m«i trêng
hµng tr¨m tÊn NaCl, Na2SO4, axeton vµ dicloetan trong khi ®ã theo kÕt qu¶
nghiªn cøu nÕu c¶i tiÕn c«ng nghÖ b»ng c¸ch thay NaClO b»ng H2O2 ®Ó oxy
ho¸ soboza theo tØ lÖ nhÊt ®Þnh vµ ®îc xóc t¸c b»ng phøc chÊt sÏ bá qua ®îc
6
giai ®o¹n axeton ho¸ soboza tøc lµ gi¶m ®îc chÊt th¶i g©y « nhiÔm m«i
trêng mµ hiÖu suÊt cao h¬n ph¬ng ph¸p tríc [9].
C¸ch ®©y h¬n mét thÕ kû, n¨m 1894, Fent¬n ®· nghiªn cøu vµ ph¸t hiÖn ra
ho¹t tÝnh cña hÖ Fe2+ - H2O2, hÖ Fent¬n. §©y lµ ph¸t hiÖn ®· ®Æt nÒn mãng cho
sù ra ®êi cña mét nghµnh khoa häc míi dã lµ xóc t¸c b»ng phøc chÊt cña c¸c
ion kim lo¹i chóng tiÕp. XuÊt ph¸t tõ ®Æc ®iÓm cña xóc t¸c b»ng ion kim lo¹i
vµ kh¶ n¨ng t¹o phøc cña c¸c kim lo¹i chuyÓn tiÕp víi c¸c ligan ngêi ta ®·
m« pháng xóc t¸c phøc theo m« h×nh xóc t¸c sinh häc. Tõ ®ã cã thÓ chuyÓn
ho¸ hoÆc ho¹t ho¸ c¸c hîp chÊt ho¸ häc mét c¸ch dÔ dµng h¬n ë ®iÒu kiÖn
b×nh thêng víi ®é chän läc cÇn thiÕt. Ngoµi ra viÖc sö dông xóc t¸c phøc ®Ó
ho¹t ho¸ O2, H2O2 ®Ó oxy ho¸ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i nh: c¸c hîp chÊt
th¬m vµ c¸c dÉn xuÊt cña chóng, c¸c hîp chÊt chøa S฀thµnh c¸c hîp chÊt
kh«ng ®éc hoÆc Ýt ®éc h¬n ®· vµ ®ang ®îc sö dông réng r·i trªn thÕ giíi vµ
ngay t¹i ViÖt Nam ®Æc biÖt lµ trong b¶o vÖ m«i trêng, xö lý níc th¶i฀
Trªn c¬ së c¸c lý thuyÕt vÒ cÊu t¹o chÊt, nhiÖt ®éng häc, ®éng häc c¸c qu¸
tr×nh ph¶n øng, lý thuyÕt vÒ ho¸ häc phøc chÊt฀ c¸c ph¬ng ph¸p ph©n tÝch
ho¸ lý, vËt lý hiÖn ®¹i mµ nhiÒu vÊn ®Ò phøc t¹p, ®a d¹ng vÒ quy luËt ®éng
häc, c¬ chÕ cña ph¶n øng xóc t¸c ®ång thÓ dÇn dÇn trë nªn s¸ng tá tõ ®ã x©y
dùng, bæ sung ®îc nh÷ng vÊn ®Ò vÒ lý thuyÕt vµ c¸c øng dông cña xóc t¸c
phøc trong s¶n xuÊt vµ ®êi sèng.
XuÊt ph¸t tõ nh÷ng vÊn ®Ò trªn mµ néi dung nghiªn cøu cña luËn v¨n ®îc
chän lµ:
“ Nghiªn cøu ho¹t tÝnh qu¸ tr×nh Peroxydaza cña xóc t¸c
phøc ®ång thÓ Ni2+ víi Glutamic Axit”
Môc ®Ých cña luËn v¨n:
• Nghiªn cøu sù t¹o phøc, t¬ng t¸c ph©n tö gi÷a ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp
vµ ligan. X¸c ®Þnh cÊu t¹o, thµnh phÇn, ®é bÒn c¸c ®¹i lîng vËt lý vµ ho¸ lý
®Æc trng cña c¸c d¹ng phøc chÊt ®îc t¹o thµnh.