3种氨基酸锌配合物在水中的溶解焓

西北大学学报(自然科学版)

2004年6月,第34卷第3期,Jun.,2004,Vol.34,No.3Journal of North west University (Natural Science Edi tion)

收稿日期:2003-04-10

基金项目:国家自然科学基金资助项目(20171023);陕西省教育厅专项科研计划基金资助项目(00JK158)

作者简介:王小芳(1962-),女,河南许昌人,西北大学副教授,博士生,从事物理化学研究。

3种氨基酸锌配合物在水中的溶解焓

王小芳,王 芳,高胜利

(西北大学化学系/陕西省物理无机化学重点实验室,陕西西安 710069)

摘要:目的 测定锌与A -Leu,A -Val,A -Thr 3种配合物于298115K 时在水中的溶解焓。方法 用微量热计,在平衡后记录溶液热效应曲线,计算其溶解焓。然后依据盖斯定律,计算出Zn(AA)2+(aq,])的标准生成焓。结果 Zn(Leu)2+(aq),Zn(Val)2+(aq)和Zn(Thr)2+(aq)在298.15K 时的溶解焓分别是(3.17?0.09),(28.46?0.08)及(16.18?0.09)kJ/mol 。Zn(AA)2+

(aq,])的标准生成焓分别是(-1088.26?4.28),(-569.71?3.84)和(955.24?5.70)kJ/mol 。结论 所用微量热计测定的结果准确可靠。

关 键 词:锌;氨基酸;溶解焓

中图分类号:O642.1 文献标识码:A 文章编号:1000-274Ú(2004)03-0294-03 A -氨基酸锌作为添加剂在药物、食品和化妆品中有广泛的应用前景[1,2]

。许多文献已报道了硫酸锌与L-A -亮氨酸(Leu),L-A -缬氨酸(Val),L-A -苏氨酸(Thr)配合物的合成和性质[3~5]。它们的标准生成焓已有报道[6]

,但作为应用中很重要的溶解焓数据似未见报道。

1 实验部分

1.1 试 剂

ZnSO 4#7H 2O 为AR 级(西安化学试剂厂),L -A -Leu,L -A -Val 和L-A -Thr 为BR 级(上海康达氨基酸

厂),纯度>99.95%;去离子水电导率为5.48@10-8

S/c m 。

1.2 分析方法

Zn 2+含量用EDTA 滴定法测定;氨基酸用甲醛碱量法测定;测定前用草酸钾溶液掩蔽Zn 2+;C,H,N 含量用美国PE 公司2400元素分析仪测定;SO 2-

4含量用重量法测定。

1.3 配合物的制备及组成分析

据文献[3~5]的方法分别制得了3种氨基酸锌白色固态配合物,经化学分析及元素分析的结果见表1。

表1 氨基酸锌固态配合物的组成分析结果

Tab.1 Results of chemical and elemental analysis of composition for solid complexes

配合物Zn 2+AA C H N SO 2-4Zn(Leu)SO 4#1/2H 2O 21.78(21.68)43.17(43.49)23.59(23.89) 4.59(4.34) 4.61(4.64)31.93(31.85)Zn(Val)SO 4#H 2O 22.21(22.05)39.70(39.50)20.35(20.25) 4.58(4.42) 4.73(4.72)32.28(32.39)Zn(Thr)SO 4#H 2O

21.90(21.63)

39.89(39.66)

16.08(16.09)

3.93(

4.14)

4.65(4.43)

31.90(31.78)

注:括号内对应的是理论计算值,表1中质量分数均扩大100倍。

1.4 仪器和实验方法

溶解实验在RD496-Ó型微热量计上进行[7]

。采用试样分开填装的体积为15mL 的不锈钢试样

池。热平衡后,用快门线同时推开参考和测量单元的试样皿,使溶质与水混合,记录热效应曲线。操作温度为(298.15?0.0005)K 。实验温度下仪器的量

热常数和仪器的准确度与精密度确定方法与文献[8]相同。结果表明,所用量热系统准确可靠。

2结果与讨论

在实验条件下,终态溶液的pH值为5~6,此时Zn2+与AA均以1B1配合物状态存在于水中[9],有较大的稳定性,lg K分别为4.51,4.44,4.43。溶解试验后在溶液中未检出固体残渣,表明配合物是完全溶解的。测定结果见表2,其中r为n(H2O)/n(配合物)物质的量的比值。由于r值很大,实验条件下溶解焓与浓度几乎无关系,因此,可认为该溶解焓为配合物在无限稀释下的溶解焓。溶解过程可用下式表示

Zn(Leu)SO4#1

2

H2O(s)y

Zn(Leu)2+(aq,])+SO2-4(aq)+

1

2

H2O(l),(1) Zn(Val)SO4#H2O(s)y

Zn(Val)2+(aq,])+SO2+4(aq)+H2O(l),(2) Zn(Thr)SO4#H2O(s)y

Zn(Thr)2+(aq,])+SO2+4(aq)+H2O(l)。(3)

表2配合物在水中的溶解焓(298.15K)

Tab.2Enthalpies of solution in water of complexes(298.15K)配合物质量/mg r$sol H H/kJ#mol-1平均值/kJ#mol-1 Zn(Leu)SO4#1/2H2O7.9016955 3.12

14.789063 3.20

21.446247 3.07 3.17?0.09

23.195776 3.25

24.425485 3.10

26.085136 3.28

Zn(Val)SO4#H2O9.311414728.58

9.811342628.50

10.811218428.42

12.701037128.3828.46?0.08

14.15930828.37

14.80889928.52

Zn(Thr)SO4#H2O26.97491616.20

27.90475216.17

29.33452116.3316.18?0.09

31.78417216.10

33.06401116.19

显然,3种固态配合物的溶解反应均为吸热反应。

依据盖斯定律,由式(1~3)计算出Zn(AA)2+ (aq,])的标准生成焓

$f H H m[Zn(AA)2+,aq,298.15K]=$sol H H m[配合物,s,298.15K]+$f H H m(配合物,s,298.15K)-$f H H m (SO2-4,aq,298.15K)-n$f H H m(H2O,l,298115K)。

式中:AA=Leu;n=1/2;AA=Val或Thr;n=1。

计算结果分别为

$f H H m[Zn(Leu)2+,aq,298.15K]=(-1088.26?

4.28)kJ/mol,

$f H H m[Zn(Val)2+,aq,298.15K]=(-569.71?3.

84)kJ/mol,

$f H H m[Zn(Thr)2+,aq,298.15K]=(955.24?5.

70)kJ/mol。其中,$so l H H m[配合物,s,298.15K]取自表2,$f H H m(配合物,s,298.15K)分别取(-2286.86?4.26),(-1 793.60?3.82),(-256.37?5.69)kJ/mol[6],

$f H H m(SO2-4,aq,298.15K)=(-909.60?0.40) kJ/mol[9],

$f H H m(H2O),l,298.15K)=(-285.830?0.042) kJ/mol[9]。

参考文献:

[1]MAHMOUD M,ABDEL-MONEM.Zinc methionine complex

for acne treatment[P].US Patent4039681,1977-08-02. [2]TAGUC HI S,INOKUC HI M,NAKAJIMA M,et al.Antipruri t-

ic pharmaceutical plant extracta[P].WO Paten t,10118,

1992-06-25.

[3]杨旭武,张晓玉,高胜利,等.硫酸锌与L-亮氨酸配合

行为的研究[J].物理化学学报,2000,16(9):850-854.

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第3期王小芳等:3种氨基酸锌配合物在水中的溶解焓