Научная статья на тему 'КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ 1-АЛКИЛ-4-АЗА-1-АЗОНИАБИ-ЦИКЛО[2.2.2]ОКТАН БРОМИДОВ С КАТИОНАМИ ПЕРЕХОД-НЫХ МЕТАЛЛОВ В АЦЕТОНЕ'

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ 1-АЛКИЛ-4-АЗА-1-АЗОНИАБИ-ЦИКЛО[2.2.2]ОКТАН БРОМИДОВ С КАТИОНАМИ ПЕРЕХОД-НЫХ МЕТАЛЛОВ В АЦЕТОНЕ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
46
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛКИЛИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДНОЕ DABCO / ALKYLATED DERIVATIVES OF DABCO / ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ / TRANSITION METALS / COMPLEXATION / КОНСТАНТА УСТОЙЧИВОСТИ КОМПЛЕКСА / COMPLEX STABILITY CONSTANT / КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Жильцова Елена Петровна, Ибатуллина Марина Рафаиловна, Лукашенко Светлана Сергеевна, Паширова Татьяна Никандровна, Кутырева Марианна Петровна

Спектрофотометрическим методом (методами Остромысленского - Жоба и молярных отноше-ний) исследовано комплексообразование 1-гексадецил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромида и 1-этил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромида с нитратом Со(II) и бромидом Cu(II) в ацетоне. Определены характеристики комплексов (стехиометрия, константа устойчивости) и процесса комплексообразования (изменение свободной энергии Гиббса). Установлена их зависимость от природы металла и структуры лиганда (его гидрофобности).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Жильцова Елена Петровна, Ибатуллина Марина Рафаиловна, Лукашенко Светлана Сергеевна, Паширова Татьяна Никандровна, Кутырева Марианна Петровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPLEXATION OF 1-ALKYL-4-AZA-1-AZONIABICYCLO[2.2.2]- OCTANE BROMIDES WITH TRANSITION METAL CATIONS IN ACETONE

The complexation of 1-hexadecyl-4-aza-1-azoniabicyclo[2.2.2]octane bromide and 1-ethyl-4-aza-1-azoniabicyclo[2.2.2]octane bromide with nitrate Co (II) and bromide Cu (II) in acetone has been investigated by spectrophotometry (Ostromyslenskii - Job method and molar ratio method). The characteristics of the complexes (stoichiometry and stability constant) and the complexation process (the Gibbs free energy change) were determined. Their dependence on the nature of the metal and the ligand structure (its hydrophobicity) was established.

Текст научной работы на тему «КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ 1-АЛКИЛ-4-АЗА-1-АЗОНИАБИ-ЦИКЛО[2.2.2]ОКТАН БРОМИДОВ С КАТИОНАМИ ПЕРЕХОД-НЫХ МЕТАЛЛОВ В АЦЕТОНЕ»

УДК 661.18 : 547.233

Е. П. Жильцова1, М. Р. Ибатуллина12, С. С. Лукашенко1, Т. Н. Паширова1, М. П. Кутырева2, Л. Я. Захарова1

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ 1-АЛКИЛ-4-АЗА-1-АЗОНИАБИЦИКЛО [2.2.2] ОКТАН БРОМИДОВ С КАТИОНАМИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В АЦЕТОНЕ

1Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова КазНЦ РАН, ул. Акад. Арбузова, 8, 420088 Казань, Россия. E-mail: [email protected] 2 Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, 18, 420008 Казань, Россия

Спектрофотометрическим методом (методами Остромысленского - Жоба и молярных отношений) исследовано комплексообразование 1-гексадецил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромида и 1-этил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромида с нитратом Со(11) и бромидом Cu(II) в ацетоне. Определены характеристики комплексов (стехиометрия, константа устойчивости) и процесса комплексообразования (изменение свободной энергии Гиббса). Установлена их зависимость от природы металла и структуры лиганда (его гидрофобности).

Ключевые слова: алкилированное производное DABCO, переходные металлы, комплексо-образование, константа устойчивости комплекса.

DOI: 10.18083/LCAppl.2015.4.48

E. P. Zhil'tsova1, M. R. Ibatullina12, S. S. Lukashenko1, T. N. Pashirova1, M. P. Kutyreva2, L. Ya. Zakharova1

COMPLEXATION OF 1-ALKYL-4-AZA-1-AZONIABICYCLO[2.2.2]OCTANE BROMIDES WITH TRANSITION METAL CATIONS IN ACETONE

:A. E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry, Kazan Scientific Center of RAS,

8 Arbuzov St., Kazan, 420088, Russia E-mail: [email protected] 2Kazan (Volga Region) Federal University, 18 Kremlyovskaya St., Kazan, 420008, Russia

The complexation of 1-hexadecyl-4-aza-1-azoniabicyclo[2.2.2]octane bromide and 1-ethyl-4-aza-1-azoniabicyclo[2.2.2]octane bromide with nitrate Co (II) and bromide Cu (II) in acetone has been investigated by spectrophotometry (Ostromyslenskii - Job method and molar ratio method). The characteristics of the complexes (stoichiometry and stability constant) and the complexation process (the Gibbs free energy change) were determined. Their dependence on the nature of the metal and the ligand structure (its hydrophobicity) was established.

Key words: alkylated derivatives of DABCO, transition metals, complexation, complex stability constant.

© Жильцова Е. П., Ибатуллина М. Р., Лукашенко С. С., Паширова Т. Н., Кутырева М. П., Захарова Л. Я., 2015

Введение

Способность поверхностно-активных веществ (ПАВ) к образованию комплексов с металлами и сами комплексы используются при ионной флотации - очистке и извлечении из сточных вод металлов (молибден, вольфрам, ванадий, платина и др.) [1], при цинковании, меднении и других процессах гальванотехники [2], в магнитно-резонансной томографии [3, 4], в качестве антимикробных и антигрибковых агентов [5], катализаторов реакции Сузуки - Мияура [6], Дильса - Альдера [7], гидрогенизации [8], окисления [9], гидролиза эфиров фосфорных и карбоновых кислот [10, 11] и других химических процессов. Все более широкое применение комплексов ПАВ с металлами и потребность в усилении их функциональной активности приводят к необходимости получения новых представителей этого типа соединений и установления зависимости их свойств от природы ПАВ (лиганда) и металла.

Ранее нами показано, что моноалкили-рованные производные 1,4-диазабицикло[2.2.2]-октана (АД) проявляют высокую агрегационную, каталитическую, биологическая и солюбилиза-ционную активность [12, 13]. Использование этих соединений в качестве лигандов и переход к их комплексам с металлами может привести к усилению практически полезных свойств АД.

В настоящей работе методами Остромыс-ленского - Жоба и молярных отношений (метод насыщения) исследовано комплексообразование АД разной степени гидрофобности с переходными металлами (Со(11), Си(11)) в ацетоне. В качестве лигандов выступали 1-гексадецил-4-аза-1-азо-ниабицикло[2.2.2]октан бромид (АД-16) и 1-этил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромид (АД-2), в роли солевой компоненты - динитрат кобальта, а также дибромид меди.

/—V

V—^Вг" п=16 (АД-16), п=2 (АД-2).

Эксперимент

Алкилированные производные БАБСО (АД-16, АД-2) получены взаимодействием 1,4-ди-азабицикло[2.2.2]октана с гексадецилбромидом и

этилбромидом, соответственно, по методике [14]. Соли Q)(N03)2 х 6 Н2О (степень чистоты 99 %) и CuBr2 (степень чистоты 99 %) фирмы Acros использовали без предварительной очистки. Растворы готовили в свежеперегнанном ацетоне марки «чда».

Электронные спектры поглощения снимали на спектрофотометре «Specord 250 Plus» в области длин волн 190-1100 нм, при температуре 25 ± 0,01 °С. Для измерения использовали термостати-руемые кварцевые кюветы с толщиной 1 см и 0,5 см. Точность измерения оптической плотности (А) составляла ±1 %.

Составы и константы образования комплексов в ацетоне определили методом Остро-мысленского - Жоба из зависимостей интенсивности поглощения раствора от объемных соотношений индивидуальных растворов соответствующего лиганда (АД-16, АД-2) и соли [Со(К03)2 х 6 Н2О, CuBr2] равной концентрации и методом насыщения из зависимостей интенсивности поглощения раствора от концентрации лиганда при постоянной концентрации соли. Рабочие растворы лигандов готовили растворением их точных навесок в органическом растворителе. Растворы, содержащие ионы Со(11) и Си(11), готовили из соответствующих нитрата и бромида.

Результаты и их обсуждение

Наличие сильных сдвигов полос поглощения в УФ- и видимой областях спектра поглощения комплексов Со(11), Cu(II) c исследуемыми АД относительно спектров исходных солей в ацетоне позволило использовать методы Остромыслен-ского - Жоба и молярных отношений для исследования процесса комплексообразования в растворах АД-16 - Со(Шз)2 х 6 H20, АД-16 -CuBr2 и АД-2 - CuBr2 в ацетоне.

На рис. 1 приведены спектры поглощения раствор АД-16 - ^(N0^ х 6 H20 при различных соотношениях компонентов системы [Х= сАД-16/(сАД-16 + ^(N03)2)] и при постоянной их суммарной концентрации (0,005 моль/л). В диапазоне длин волн 340-1100 нм лиганд АД-16 не имеет полос поглощения. В аналогичных условиях в спектре соли C<3(N03)2 х 6 H20 наблюдается полоса поглощения при длине волны 530 нм (рис. 1). В смешанных растворах ПАВ и соли происходит существенное изменение спектральной картины

вследствие образования комплексных соединений. В электронных спектрах смеси АД-16 - Со(К03)2 х 6 Н20 в ацетоне наблюдается исчезновение полосы при 530 нм и появление полос поглощения при 580 нм, 622 нм, 638 нм, 653 нм и 688 нм (т. е. имеет место батохромный эффект).

А 0,4

0,3 0,2 0,1 0,0

400

500

600

X , нм

700

800

900

Рис. 1. Спектры поглощения растворов АД-16 с Со(Ы03)2 х 6 Н20 в ацетоне при различных величинах

Х = сбц-16/(сбц-16 + ссо(Ш3)2), с^щ = 0,005 М, 1 = 0,5 см, 25 °С

Полученные данные о составе комплекса совпадают с данными метода молярных отношений (рис. 3, 4). Перегибы на зависимостях оптической плотности полосы поглощения при 688 нм от концентрации ПАВ для растворов АД-16 с нитратом кобальта при постоянной концентрации последнего (0,0005 М и 0,001 М) также соответствуют соотношению числа ионов металла и ПАВ в комплексе, равном 1:3 (рис. 4).

А

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0 400

— 0.0005 М

— — 0.001 М

— — 0.0015 М

— — 0.002 М

— — 0.0025 М

— — 0.003 М

0.0035 М

— — 0.004 М

— — 0.005 М

— — 0.006 М

— — 0.007 М

— — 0.008 М

500

600 X , нм

700

800

Зависимость оптической плотности полосы поглощения при 688 нм от Х имеет максимум при Х, равном 0,75 (рис. 2), что соответствует соотношению числа ионов металла [Со(11)] и лиганда (АД-16) в комплексе состава 1:3.

А

0,5 А0 / "

0,4 .............А.............

0,3 - ..•• 2 \ 1

0,2 - \ -

0,1 - * —\

0,0 - • 4Т Х =0.5 тах . ■ . ■ Х =0.75, тах . 1- \aaaa - 1 . 1

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Х = с/(сп+ С )

ПАВ * ПАВ соль'

0,25

А

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

1,0

Рис. 3. Спектры поглощения растворов АД-16 с Со(Ш3)2 х 6 Н20 в концентрациях АД-16, сс<

ацетоне при различных ,ь = 0,001 М, 1 = 1 см, 25 °С

А

0,8

0,6

0,4

0,2

' ААПр (А) /_ -__*

:...........А1...............1 ' 2 — с = 3.3 мМ Цпр

АА // ■ пр 1 /

I . 1 — С = 1.6 мМ Цпр -1-.-1-■-1-■

0,000 0,002 0,004 0,006 0,008

САД-16, моль/л

Рис. 2. Оптическая плотность полос поглощения при 688 нм (1) и 580 нм (2) растворов АД-16 с Со(Ш3)2 х 6 Н20 в ацетоне при различных величинах Х =

сад-16/(сад-16 + ссо(к03)2), ^бщ = 0,005 М, 1 = 0,5 см, 25 °С

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Зависимость оптической плотности полосы поглощения при 688 нм растворов АД-16 с Со(^Ю3)2 х 6 Н20 в ацетоне при различных концентрациях АД-16, ссоль = 0,0005 М (1), 0,001 М (2), 1 = 1 см, 25 °С

Следует отметить, что зависимость Жоба, построенная при 688 нм, имеет некоторое занижение в области, предшествующей Хтах, т. е. для растворов с более низким, чем при максимуме, относительным содержанием лиганда (рис. 2). Это может быть связано с присутствием некоторого количества комплексов состава 1:1 или 1:2, что может сказаться на определяемом из изомолярной серии значении Хтах. Действительно, о наличии комплекса состава 1:1 свидетельствует зависимость Жоба, построенная для полосы поглощения при 580 нм с Хтах = 0,5 (рис. 2). Таким образом, наиболее вероятным является случай присутствия в системе двух комплексов состава 1:3 и 1:1. Для выяснения возможного отклонения фиксируемого для комплекса состава 1:3 Хтах проведен его расчет для случая присутствия в растворе дополнительного комплекса.

В случае образования в системе одновременно двух комплексов реализуются равновесия 1 и 2, в которых при формировании, помимо комплекса состава 1:3, дополнительного комплекса состава 1:1 значения п = 1, р = 2.

М + пЬ ~ ИЬп (1)

МЬп + рЬ ~ МЬп+р (2)

Согласно [15, 16] в этом случае положение максимума на кривой Жоба описывается выражением (3)

X _

1 - X т

= п - -

р( п + р)С2

'общ

(1 - Xтах )

+

1+

п (с1 + с2) + рс 2

(1 - Xтах)

общ

(4)

В этом случае, присутствие в растворе дополнительно к комплексу МЬп+р до 25 % комплекса МЬ значение стехиометрического коэффициента лиганда (5 = п + р) комплекса МЬп+р близко к трем (рис. 5). Это свидетельствует о близости найденного методом Жоба состава комплекса МЬ3 к истинному значению. Необходимо отметить также, что для подтверждения образования комплекса МЬ с Хтах = 0,5 на длине волны 580 нм, (рис. 1, 2) использование уравнения (3) затруднено вследствие наличия большого числа неизвестных параметров.

1 - X,,

+

= п --

- +

рС 2

р (п + р )с2

"общ (1 - Xтах )

п(с1 + С2 ) + рС2

(е1 - е0)

с1 + с 2

1 +■

(1 - -^т^ )

общ

(3)

(е2 -е0)

где е0, еь е2 - коэффициенты экстинкции М и комплексов МЬп и МЬп+р, с и с2 - концентрации этих же комплексов, собщ - суммарная концентрация смесевых растворов М и Ь.

В случае равновесия 2 при длине волны 688 нм коэффициент экстинкции М очень мал, т. е. можно принять, что е0 ~ 0 (рис. 1). Кроме того, при допущении, что на этой длине волны поглощает преимущественно второй комплекс (в пользу чего свидетельствует отсутствие дополнительных перегибов на кривых насыщения (рис. 4)), т. е. е] « е2 и следовательно, величина е\С\1е2 « с2, уравнение 3 может быть преобразовано в выражение (4):

С^ х 10*, М

Рис. 5. Расчетные значения индекса 5 = п+р в комплексе МЬп+р (уравнение 2) в присутствии комплекса МЬ (уравнение 1) в растворах АД-16 с Со(М03)2 х 6 Н20 в ацетоне при Хтах = 0,75 (концентрация ионов металла 0,00125 М), п = 1, собщ = 0,005 М, I = 688 нм, 25 °С

Для систем со ступенчатым комплексо-образованием (уравнения 1, 2) фиксируемая экспериментальным путем оптическая плотность (Аэфф) может быть записана в виде уравнения 5 [17].

Аэфф = Ем[М + Еь' Сь' + 81 [МЬп] + в2[МЬп+р], (5)

где еь- средний смешанный коэффициент экстинкции всех форм лиганда, за исключением связанного в комплексы МЬп и МЬп+р, сЬ' - концентрация этих форм лиганда.

При условии существенно более слабого поглощения катионов металла, форм лиганда, характеризующихся еь', и дополнительного комп-

3,6

в

3,3

3,0

2,7

2,4

2,1

1,8

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

лекса по сравнению с поглощением основного комплекса на рабочей длине волны, фиксируемая в методе Жоба эффективная оптическая плотность (Аэфф) определяется преимущественно присутствием основного комплекса и слабо зависит от наличия второго (дополнительного) комплекса. Можно отметить также достаточно хорошее совпадение найденных из данных методов Жоба и молярных отношений значений степени диссоциации комплекса а (уравнение 6, таблица).

а = (Ас - АО/А0 , (6)

где А0 - оптическая плотность, соответствующая комплексу при полном отсутствии диссоциации (рис. 2, 4); А1 - оптическая плотность, соответствующая максимуму экспериментальной кривой Жоба (рис. 2) или экспериментальное значение А, отвечающее концентрации ПАВ, найденной из точки пересечения касательных на кривой насыщения (рис. 4).

Все это позволяет рассчитать эффективные значения параметров процесса комплексо-образования (а), константы устойчивости (в), константы нестойкости (К), изменения свободной энергии Гиббса (АО) при Т = 298,15 К (уравнения 6-12) [18, 19].

Константу устойчивости комплекса металла (М) и лиганда (Ь) М„Ь5 рассчитывали по способу Бабко (уравнение 7) и из данных метода насыщения (способ Адамовича) (уравнение 8) [17, 20].

в = [(1 - а) Смд]/|т (а CM,i)m((s/m) a Cm,I)s] , (7)

где сМ1 - общая концентрация металла в растворе с максимальным значением А на кривой изо-молярной серии (рис. 2).

в = ск/[(см - m ск)т (cl - s Ck)s] , (8)

где cl - общая концентрация лиганда, ск - концентрация комплекса, рассчитанная по (9).

Ск = АА/[1(ек - m ем - s £l ] , (9)

где 1 - толщина кюветы, ек, ем , eL - коэффициенты экстинкции полос поглощения комплекса, металла и лиганда на используемой длине волны.

Значения ем, eL рассчитывали из данных метода изомолярной серии, ек - из данных метода насы-щения (10).

ек = s АД,р/(1 С^пр) , (10)

где cL,np - концентрация лиганда L, отвечающая предельному значению оптической плотности ААпр на кривой насыщения при см = const (рис. 4) [20].

К = 1/в (11)

AG = - 2,3 RT lgp (12)

Рассчитанные значения а, в, K, AG приведены в таблице.

Эффективные значения степени диссоциации (а), константы нестойкости (К), константы устойчивости (Р) комплексов АД-16 и АД-2 с динитратом кобальта и дибромидом меди, изменения свободной энергии Гиббса (АО) их образования в ацетоне, рассчитанные по способу Бабко

Комплекс Соотношение а К, в, 1g в -AG,

М:ПАВ в моль/л л/моль кДж/моль

комплексе

АД-16 - Со (N03)2 1:3 0,0861 3,17 х 10-12 3,15 х 1011 11,5 65,5

(0,0891**) 7,05 х 10-12 * 1,42 х 1011 * 11,2 * 63,6 *

АД-16 - Со (N03)2 1:1 0,297 3,12 х 10-4 3200 3,51 20,0

АД-16 - CuBr2 3:2 0,103 1,38 х 10-19 7,27 х 1018 18,9 108

(0,103**) 1,04 х 10-20 * 9,59 х 1019 * 20,0 * 114 *

АД-2 - CuBr2 1:1 0,15 1,06 х 10-5 94000 4,97 28,3

* Значения параметров, рассчитанных по способу Адамовича. ** Значение, рассчитанное из данных метода насыщения.

Из полученных данных следует, что значения параметров ^ в и АО процесса комплексо-образования в растворах АД-16 - Со(К03)2 х 6 Н20, найденных способами Бабко и Адамовича, близки, и образующийся комплекс с

соотношением металла к ПАВ, равном 1:3, является комплексом высокой устойчивости. Комплекс состава 1:1 характеризуется существенно более низким значением ^ в и более, чем в три раза высоким значением АО.

Методами Остромысленского - Жоба и молярных отношений исследован также процесс комплексообразования в растворах АД-16 - СиВг2 в ацетоне.

На рис. 6 приведены спектры поглощения исследуемой изомолярной серии. В диапазоне длин волн 340-1100 нм соль СиВг2 имеет плечо в дипазоне 400-500 нм и слабо выраженные полосы поглощения с максимусами при 654 нм и 864 нм. Введение в раствор АД-16 соли СиВг2 приводит к некоторому сдвигу последних до 651 нм и 871 нм, а также появлению полос поглощения при 368 нм, 438 нм, приписываемых формированию комплексов в растворе.

А 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00

— — х=1.0

— — х=0.9

— х=0.8

— — х=0.7

— х=0.6

— х=0.55

х=0.5

— х=0.45

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— — х=0.4

— — х=0.35

— — х=0.3

= — х=0.25

— — х=0.2

— — х=0.15

— х=0.1

— — х=0.05

х =0

400 500 600

700 800

X , нм

900 1000 1100

Рис. 6. Спектры поглощения растворов АД-16 с СиВг2 в ацетоне при различных величинах X = сад-16/(сад-16 + + ссиВй), собщ = 0,0005 М, 1 = 1 см, 25 °С

Зависимость оптической плотности полосы поглощения при 651 нм от X имеет максимум при X, близком к 0,4 (рис. 7). Это значение соответствует соотношению числа ионов металла [Си(11)] и лиганда (АД-16) в комплексе состава 3:2. Аналогичный результат получен также из данных метода молярных отношений для системы АД-16 -0.000715М СиВг2 в ацетоне (рис. 8).

Наличие максимума на рис. 8, отвечающего концентрационному соотношению металла и лиганда порядка 3:2, с дальнейшей тенденцией оптической плотности к достижению практически постоянного значения, может быть обусловлено образованием некоторого количества дополнительного комплекса с более высоким относительным содержанием ПАВ (с ориентировочным соотношением металл : ПАВ = 1:1,19, т. е. близким к соотношению 1:1).

А 0,20 г

0,16

0,12 -

0,08

0,04

0,00 -

0,2 0,4 0,6 0,8 Х = сПАВ/(сПАВ+ссолЬ

Рис. 7. Оптическая плотность полосы поглощения при 652 нм растворов АД-16 с СиВг2 в ацетоне при различных величинах X = сад-16/(сад-16+сСиег2), собщ= 0,0005 М, 1= 1 см, 25 °С

А 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00

ААпр (А0): А1.

с = 5.29 10-4 М

Цпр

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

сАД-16

М

Рис. 8. Зависимость оптической плотности полосы поглощения при 580 нм растворов АД-16 - 0.000715М СиВг2 в ацетоне от концентрации ПАВ, 1 = 1 см, 25 °С

Из полученной методом Остромысленского -Жоба зависимости (рис. 7) для комплекса АД-16 -СиВг2 состава 3:2 были рассчитаны эффективные значения параметров комплексообразования (табл.). Для указанного комплекса наблюдается особенно высокое значение константы устойчивости и наименьшее значение изменения свободной энергии Гиббса, свидетельствуя о наиболее благоприятном ходе процесса комплексообразования в этой системе.

Уменьшение гидрофобности лиганда при переходе от АД-16 к АД-2 приводит к изменению как состава, так и характеристик комплекса (рис. 9, а,б, табл.).

А 0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

А

400 500 600

700 800 900 1000 1100 X, нм

0,40 0,32 0,24 0,16 0,08 0,00

' А \

■ А1 L

■ J \ б

■ f ^Х = 0.45 \

■ .......

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 X=сПАВ/(сПАВ+ссоль>

1,0

Рис. 9, а, б. Спектры поглощения (а) и оптическая плотность полосы поглощения при 651 нм (б) растворов АД-2 с СиВг2 в ацетоне при различных величинах X = сАд-2/(сАд-2 + сСиВг2), собщ = 0,0008 М, 1 = 1 см, 25 °С

В растворах короткоцепного АД максимум зависимости изомолярной серии выпадает на параметр X, близкий к составу комплекса с соотношением компонентов 1:1 (рис. 9, б). При этом, указанный комплекс характеризуется константой устойчивости существенно более низкой и изменением свободной энергии Гиббса более высоким, чем для длинноцепного АД-16 (табл.).

Выводы

Полученные данные свидетельствуют о том, что алкилированные производные 1,4-диаза-бицикло [2.2.2] октана в ацетоне образуют устойчивые комплексы с переходными металлами [Со(11), Си(11)]. При этом при переходе от кобальта к меди происходит увеличению относительного содержания металла в комплексе. Если в растворах длинноцепного АД-16 и катиона кобальта образуются комплексы со стехиометрическим соотношением металл : ПАВ, равным 1:1 и 1:3 с преимущественным формированием последнего, то в растворах АД-16 и катиона меди, помимо комплекса предположительного состава1:1, образуется комплекс, в котором соотношение компонентов изменяется в пользу большего относительного содержания катиона металла (3 : 2). При этом указанный комплекс является самым устойчивым, а его образование - энергетически

наиболее выгодным. Уменьшение гидрофобности АД приводит к нивелированию этого эффекта. В растворах АД-2 и катиона меди образуется комплекс состава 1:1 с существенно более низкими, чем для АД-16 значениями логарифма в и абсолютной величины AG.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 15-03-05434_a.

Список литературы / References

1. Штриплинг Л. О., Туренко Ф. П. Основы очистки сточных вод и переработки твердых отходов. Омск : ОмГТУ, 2005. 192 с. [Shtripling L.O., Turenko F.P. Osnovy ochistki stochnykh vod i pererabotki tverdykh otkhodov (The basics of sewage water treatment and processing of solid waste). Omsk : Omsk State Technical University, 2005, 192 p. (in Russian)].

2. Капица М. Гальваническая металлизация в производстве печатных плат // Технологии в электронной промышленности. 2006. № 2. С. 20-24. [Kapitsa M. Gal'vanicheskaia metallizatsiia v proiz-vodstve pechatnykh plat (Galvanic metallization in the manufacture of printed circuit boards). Technologies in Electronics Industry, 2006, 2, 20-24. (in Russian)].

3. Mitchell N., Kalber T.L., Cooper M.S., Sunassee K., Chalker S.L., Shaw K.P., Ordidge K.L., Badar A., Janes S.M., Blower P.J., Lythgoe M.F., Hailes H.C., Tabor A.B. Incorporation of paramagnetic, fluorescent and PET/SPECT contrast agents into liposomes for multimodal imaging. Biomaterials, 2013, 34(4), 11791192. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.09.070.

4. Hovland R., Glogard C., Aasen A.J., Klaveness J. Preparation and in vitro evaluation of a novel amphiphilic GdPCTA-[12] derivative; a micellar MRI contrast agent. Org. Biomol. Chem., 2003, 1(4), 644647. DOI: 10.1039/B211039C.

5. Kumar R.S., Arunachalam S. Synthesis, micellar properties, DNA binding and antimicrobial studies of some surfactant - cobalt(III) complexes. Biophys. Chem., 2008, 136(2-3), 136-144.

DOI: 10.1016/j.bpc.2008.05.007.

6. Liu Y., Ma X., Xie J., Liu P., Dai B., He R. Metallomicelles of palladium(II) complexes as efficient catalysts for the Suzuki-Miyaura reaction in neat water. Applied Organomet. Chem., 2013, 27(8), 494-498. DOI: 10.1002/aoc.3021.

7. Zhang J., Meng X.-G., Zeng X.-C., Yu X.-Q. Metallomicellar supramolecular systems and their applications in catalytic reactions. Coordination Chem. Rev., 2009, 253(17-18), 2166-2177.

DOI: 10.1016/j.ccr.2008.11.019.

8. Grassert I., Paetzold E., Oehme G. Influence of different types of amphiphiles on the rhodium(I) complex-catalyzed asymmetric hydrogenation of (Z)-methyl-a-acetamidocinnamate in aqueous medium. Tetrahedron, 1993, 49(30), 6605-6612.

DOI: 10.1016/S0040-4020(01)81829-9.

9. Li X.-H., Meng X.-G., Pang Q.-H. Liu S.-D., Li J.-M., Du J., Hu C.-W. Metal complexes catalyzed oxidative coupling of 2,6-dimethylphenol in micellar media. J. Mol. Catal. A: Chem., 2010, 328(1-2), 88-92. DOI: 10.1016/j.molcata.2010.06.003.

10. Weijnen J.G.J., Koudijs A., Engbersen J.F.J. Carbo-xylic and phosphate ester hydrolysis catalysed by bivalent zinc and copper metallosurfactants. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2, 1991, 8, 1121-1126.

DOI: 10.1039/P29910001121.

11. Polyzos A., Hughes A.B., Christie J.R. Catalysis of Aryl Ester Hydrolysis in the Presence of Metallo-micelles Containing a Copper(II) Diethylenetriamine Derivative. Langmuir, 2007, 23(4), 1872-1879.

DOI: 10.1021/la0626454.

12. Zhiltsova E.P., Pashirova T.N., Kashapov R.R., Gai-sin N.K., Gnezdilov O.I., Lukashenko S.S., Voloshi-na A.D., Kulik N.V., Zobov V.V., Zakharova L.Ya., Konovalova A.I. Alkylated 1,4-diazabicyclo [2.2.2]-octanes: self-association, catalytic properties, and biological activity. Russ. Chem. Bull., Int. Ed., 2012, 61(1), 113-120.

13. Kashapov R.R., Pashirova T.N., Kharlamov S.V. Ziganshina A.Yu., Zhiltsova E.P., Lukashenko S.S.,

Zakharova L.Ya., Habicher W.D., Shamil K., Laty-pov Sh.K., Konovalov A.I. Novel self-assembling system based on resorcinarene and cationic surfactant. Phys. Chem. Chem. Phys, 2011, 13(35), 15891-15898. DOI: 10.1039/C1CP20906J.

14. Zakharova L.Ya., Pashirova T.N., Kashapov R.R., Zhil'tsova E.P., Gaisin N.K., Gnezdilov O.I., Ko-nov A.B., Lukashenko S.S., Magdeev I.M. Catalytic Properties of Micellar Systems Based on 4-Aza-1-Alkyl-1-Azoniabicyclo[2.2.2]octane Bromides. Kinetics and Catalysis, 2011, 52(2), 179-185.

15. Katzin L.I., Gebert E. Spectrophotometry Investigation of Cobaltous Nitrate in Organic Solvents. J. Am. Chem. Soc., 1950, 72(12), 5455-5463.

DOI: 10.1021/ja01168a024.

16. Woldbye F. On the Method of Continuous Variations // Acta Chem. Scandinavica, 1955, 9(2), 299-309.

17. Спектроскопические методы в химии комплексных соединений / под ред. В. М. Вдовенко. М. : Химия, 1964. 268 с. [Spektroskopicheskie metody v khimii kompleksnykh soedineniy (Spectroscopic methods in the chemistry of complex compounds). Ed. by V. M. Vdo-venko. Moscow : Chemistry, 1964, 268 p. (in Russian)].

18. Бабко А. К. Физико-химический анализ комплексных соединений в растворах. Киев : АН УССР, 1955. 328 с. [Babko A.K. Fiziko-khimicheskiy analiz kompleksnykh soedineniy v rastvorakh (Physico-chemical analysis of complex compounds in solutions). Kiev : Academy of Sciences USSR, 1955, 328 p. (in Russian)].

19. Антипова И. А., Муха С. А., Медведева С. А. Состав и стабильность комплексов мальтола с ионом Al(III) // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13, № 3. С. 379-383. [Antipova I.A., Mukha S.A., Medvedeva S.A. Sostav i stabil'nost' kompleksov mal'tola s ionom Al(III) (The composition and stability of the complexes of maltol with Al(III) ion). Chemistry for Sustainable Development, 2005, 13(3), 379-383 (in Russian)].

20. Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. Л. : Химия, 1986. 432 с. [Bulatov M.I., Kalinkin I.P. Prakticheskoe rukovodstvo po fotometricheskim meto-dam analiza (A practical guide to the photometric methods of analysis). Leningrad : Chemistry, 1986, 432 p. (in Russian)].

Поступила в редакцию 14.09.2015 г. Received 14 September, 2015.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.