ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Vi Thị Thanh Thủy

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC
CHẤT LYSINE VỚI MỘT SỐ KIM LOẠI SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Vi Thị Thanh Thủy

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC
CHẤT LYSINE VỚI MỘT SỐ KIM LOẠI SINH HỌC

Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS HUỲNH ĐĂNG CHÍNH



3

1.2.

Vai trò sinh học của lysine……………………………………………..

7

1.3.

Vai trò và ứng dụng của phức chất kim loại – lysine…………………..

9

1.4.

Tổng hợp phức chất của kim loại sinh học với amino axit thiết yếu….

12

CHƢƠNG 2 - THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………

17

2.1.

Thực nghiệm…………………………………………………………………...

17

2.2.2. Phƣơng pháp phổ UV – Vis……………………………………………

22

2.2.3. Phƣơng pháp phân tích nguyên tố………………………………….......

23

2.2.4. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng…………………………………………..

24

2.2.5. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại………………………………….

25

2.2.6. Phƣơng pháp phổ 13C – NMR………………………………………….

27

2.2.7. Phƣơng pháp phân tích nhiệt……………………………………….......

28

2.2.8. Phƣơng pháp mô phỏng Gaussian………………………………….......

29

CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………….......



37

Phân tích cấu trúc, tính chất của phức chất tổng hợp………………………….

38

3.3.1. Kết quả phân tích nguyên tố………………………………………........

38

3.3.2. Kết quả phổ khối lƣợng…………………………………………….......

39

3.3.3. Kết quả phổ UV – Vis………………………………………………….

43

3.3.4. Kết quả phổ hồng ngoại………………………………………………...

44

3.3.5. Kết quả phổ 13C – NMR………………………………………………..

46

3.3.6. Kết quả phân tích nhiệt…………………………………………………

48

Cu(Ac)2: Cu(CH3COO)2
Zn(Ac)2: Zn(CH3COO)2
EDTA: C10H16N2O8
ET – OO: C20H12N3NaO7S
NMR: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân
HLys: L – Lysine monohydrochloride
MS: Phổ khối lƣợng
IR: Phổ hồng ngoại
UV – Vis: Phổ tử ngoại – khả kiến


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Một số metaloenzim thiết yếu ở động vật………………………

7

Bảng 1.2. Sự hấp thu các dạng hóa học của khoáng chất vào tế bào niêm
mạc ruột của chuột bạch đực……………………………………………….

10

Bảng 1.3. Ảnh hƣởng của phức chất kim loại – lysine tới bò sữa…………

11

Bảng 1.4. Ảnh hƣởng của sắt – glixin tới lợn nái………………………….

12




DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Cấu hình electron của đồng………………………………………………..

4

Hình 1.2. Cấu hình electron của kẽm…………………………………………….......

6

Hình 1.3. Hai dạng đồng phân quang học của lysine………………………………..

8

Hình 1.4. Cấu trúc không gian của L – Lysine ……………………………………...

8

Hình 1.5. Quy trình tổng hợp phức chất [M(Val)2(phen)……………………………

15

Hình 1.6. Công thức cấu tạo của phức chất [M(N-phtalyl)], [M(N-phtalyl)2]………

15

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình tổng hợp phức chất………………………………………

19

Hình 3.7. Phổ MS của ZnLys2……………………………………………………….

40

Hình 3.8. Sơ đồ phân mảnh của ZnLys2(H2O)2………………………………… …..

40

Hình 3.9. Phổ MS của CuLys2……………………………………………………….

42

Hình 3.10. Sơ đồ phân mảnh của CuLys2……………………………………………

42

Hình 3.11. Phổ MS của MnLys2……………………………………………………..

43

Hình 3.12. Kết quả phổ UV – Vis……………………………………………….......

44

Hình 3.13. Phổ hồng ngoại của HLys và các phức chất……………………………..

45

Hình 3.14. Phổ 13C – NMR của HLys……………………………………………….



Hình 3.22. Cấu trúc phân tử CuLys2…………………………………………….......

54

Hình 3.23. Cấu trúc phân tử MnLys2………………………………………………..

54

Hình 3.24. Phổ UV–Vis của CuLys2 trong môi trƣờng mô phỏng dịch dạ dày……..

54

Hình 3.25. Phổ UV–Vis của CuLys2 trong môi trƣờng mô phỏng dịch ruột………..

55


MỞ ĐẦU
Những năm gần đây, trong lĩnh vực hóa sinh thƣờng có nhiều bài viết đề cập tới
tầm quan trọng của các ion kim loại đối với sinh vật. Nghiên cứu mới nhất về vấn đề
này là tập trung vào quá trình tổng hợp và phân loại các hợp chất sinh học có chứa ion
kim loại do ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực y dƣợc, dinh dƣỡng và khoa học
nông nghiệp [25-26, 28-29].
Trong phạm vi đề tài nghiên cứu này, chúng tôi làm nổi bật ứng dụng của hợp
chất kim loại sinh học với amino axit thiết yếu là lysine, nhằm cung cấp các khoáng
chất cần thiết, bổ sung vào thức ăn cho gia súc, gia cầm. Các khoáng chất thiết yếu
đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lƣợng, hỗ trợ sự phát triển của các
mô tế bào và tham gia vào việc điều tiết các quá trình của cơ thể.
Do cơ thể động vật rất khó hấp thu các dạng khoáng vô cơ và các sản phẩm từ


1.1.

trò

của kim loại sinh học [5]
Trong các điều kiện tự nhiên, trên trái đất có khoảng 90 nguyên tố hóa học đƣợc
tìm thấy ở những hàm lƣợng khác nhau, nhƣng trong thành phần của các hệ sinh học
phổ biến thì chỉ thấy có 18 nguyên tố tham gia và trong đó có 10 nguyên tố là kim loại
(chúng đƣợc gọi là kim loại của sự sống hay kim loại sinh học). Theo quan điểm của
hóa vô cơ hiện đại, kim loại sinh học đƣợc chia thành 2 nhóm: nhóm các nguyên tố
không chuyển tiếp (Na, K, Ca, Mg, Zn) và nhóm các nguyên tố chuyển tiếp (Mn, Fe,
Co, Cu, Mo). Trong phạm vi đề tài nghiên cứu này, sẽ tập trung nghiên cứu 4 kim loại
sinh học phổ biến là sắt, đồng, mangan và kẽm.
* Vai trò sinh học của sắt [5-6, 8]
Sắt có số thứ tự 26, thuộc nhóm VIIIB, chu kỳ 4 trong bảng tuần hoàn các
nguyên tố hóa học. Cấu hình electron của sắt là: [Ar]3d64s2, nó thể hiện các mức oxi
hóa từ -2 đến +6, trong đó các mức oxi hóa đặc trƣng nhất là +2 và +3 (hai mức oxi
hóa này có thể chuyển hóa qua lại tùy theo môi trƣờng). Trong thiên nhiên sắt có 4
đồng vị bền là: 54Fe, 56Fe, 57Fe và 58Fe, trong đó 56Fe chiếm 91,68%.
Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất của vỏ trái đất (đứng hàng thứ
tƣ sau O, Si và Al) và có vai trò sinh học rất lớn thông qua các phức chất sinh học quan
trọng nhƣ : hemoglobin, mioglobin, transferin, feritin…thực hiện chức năng giữ và vận
chuyển oxi.
Sắt chiếm khoảng 0,02% khối lƣợng của thực vật và khoảng 0,01% khối lƣợng
của động vật. Khi thiếu sắt cơ thể mắc bệnh thiếu máu, sức khỏe suy giảm, da xanh,
thai nhi nếu thiếu sắt có thể dẫn đến dị dạng ống thần kinh…. Nhu cầu về sắt của ngƣời
vào khoảng 15 mg/ngƣời/ngày. Tuy nhiên, lƣợng sắt trong thức ăn phải vào khoảng



12. Nguyễn Minh Thủy (2009), Giáo trình dinh dưỡng người, Trƣờng Đại học
Cần Thơ.
13. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lí ứng dụng trong hóa học,
NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
14. Nguyễn Thúy Vân (2010), Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của một
số nguyên tố đất hiếm nặng với L-Methionin và Axetylaxeton bằng phương
pháp chuẩn độ đo pH, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm
Thái Nguyên.
Tiếng Anh
15. E.J. Underwood, N.F. Suttle (1999), The mineral nutrition of livestock, the 3rd
edition, Cabi Publishing, New York, USA.
16. Eduardo Walter Ettlin, Jose Ruben Boccio, Adrian Tomas De Paoli, Edgardo
Adrian Hager, Pablo Adrian De Paoli (2013), “Salts of mineral nutrients
stabilized with amino acids and/or ammonium salt, products and food
supplements that contain them and procedures for obtaining same”, United
states Patent, US 8523975 B2.
17. H.DeWayne Ashmead (1993), The roles of amino acid chelates in animal
nutrition, Noyes Publications, NewJersey, USA.
18. Hsinhung John Hsu (2001), “Animal feed additive by preparing metal amino
acid chelates, increasing desired metal uptake by the animal, and concomitant
growth facilitation and enhancement for the treated animals”, United states
Patent, US 6197815 B1.


19. Long Pan, Shaotang Yuan, Jairajh Mattai, James G. Masters (2014), “Zinclysine complex”, WO 2014098818 A1.
20. Mahmoud M. Abdel-Monem, Michael D. Anderson (2003), “Composition for
supplementing animals with solutions of essential metal amino acid
complexes”, United states Patent, US 7022351 B2.
21. Mahmoud M. Abdel-Monem, Michael D. Anderson (1990), “Use of copper
complexes of alpha-amino acids that contain terminal amino groups as

30. Udrescu Mariana (2012), Structural studies of metal complexes with amino
acids and biomarkers for use in diagnostic, Bolyai University, Romania.
31. Walter Pfefferl, Etal (2003), Biotechnological manufacture of lysine,
Biotechology, vol 79, pp. 69 – 112.
32. Wolfgang Beck (2009), Metal Complexes of Biologically Important Ligands,
CLXXII [1].Metal ions and metal complexes as protective groups of amino
acids and peptides – reactions at coordinated amino acid, US.