CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ Том 8 № 2 2018
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ / BRIEF COMMUNICATION Оригинальная статья / Original article УДК 541.49
http://dx.doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-2-145-148
О ВОЗМОЖНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАЛЛОХЕЛАТОВ НА ОСНОВЕ КАРБОНИЛСОДЕРЖАЩИХ ОЛИГОМЕРОВ
© В.Д. Ворончихин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, 660037, Российская Федерация, г. Красноярск, пр. им. газеты Красноярский рабочий, 31.
Цель исследования - продолжение работы по изучению межфазных процессов, протекающих на границе раздела дисперсный наполнитель-олигомер в присутствии апро-тонного растворителя. В экспериментальной части представлен инструментальный и методологический аппарат, позволяющий оценить степень и интенсивность взаимодействия функционального олигомера с оксидами металлов, являющихся полифункциональными компонентами полимерных композиций. Показана возможность отнесения карбонилсодержащих олигомеров, получаемых методом карбокси-дирования, к хелатирующим лигандам.
Ключевые слова: карбонилсодержащий олигодиен, комплексообразование, металлохелат.
Формат цитирования. Ворончихин В.Д. О возможности образования металлохелатов на основе кар-бонилсодержащих олигомеров // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2018. Т. 8, N 2. С. 145-148. DOI: 10.21285/2227-2925-2018-8-2-145-148
ON THE POSSIBLE FORMATION OF METALLOCHELATES ON THE BASIS OF CARBONYL-CONTAINING OLIGOMERS
© V.D. Voronchikhin
Reshetnev Siberian State Aerospace University,
31, Gazeta Krasnoyarskii Rabochii Ave., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
The aim of the study is to continue the work on the study of interfacial processes occurring at the interface of the dispersed filler - oligomer in the presence of aproton solvent. The experimental part presents the instrumental and methodological apparatus that allows to estimate the degree and intensity of the interaction of the functional oligomer with the oxides of metals that are multifunctional components of polymer compositions. In the cauldron the possibility of attributing a carbonyl-containing oligomers produced by the method of carbon-seeding, chelating ligands.
Keywords: carbonyl-containing oligodiene, complexation, metallochelate
For citation. Voronchikhin V.D. On the possible formation of metallochelates on the basis of carbonyl-containing oligomers. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. 2018. vol. 8, no 2, pp. 145-148. (in Russian) DOI: 10.21285/22272925-2018-8-2-145-148
ВВЕДЕНИЕ
Статистическое распределение карбонильных групп в структуре поликетонов, образующихся при карбоксидировании карбоцеп-ных полимеров [1], предполагает их высокую реакционную активность. Проводимые работы по изучению адсорбции поликетонов из растворов на дисперсных наполнителях показали нетипичность кинетических зависимостей при использовании в качестве адсорбента оксидов металлов, а именно в УФ-спектрах наблю-
далось увеличение значений оптической плотности относительно контрольных зависимостей.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для установления причины подобного явления была проведена серия экспериментов по изучению взаимодействия в растворе олигодиена ^ = 17,2103; Mr/Mw = 3,2), и оксидов металлов -оксида цинка ^ = 0,30 мкм, Syд = 6 м2/г) и оксида меди (II) ^ = 3,0 мкм, Syд = 40 м2/г). Функциональный олигодиен, имеющий в своей структуре
9,2 % масс. статистически распределенных карбонильных групп, был получен методом кетонизации [1] из высокомолекулярного каучука СКД. Совмещение карбонилсодержащего олигомера и оксида металла осуществлялось в среде толуола, являющегося апротонным растворителем и не влияющего на исследуемую систему, по методике изложенной в [2]. Регистрация УФ-спектров растворов, подвергнутых фильтрации, осуществлялась на спектрофотометре СФ-46 в диапазоне длин волн 280-320 нм.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Установлено, что при длине волны 310 нм на УФ-спектре карбонилсодержащего олигоди-ена, контактировавшего с оксидом металла, наблюдается пик, не характерный для исследуемого соединения (рис. 1). Полученные результаты, в совокупности с установленной кинетикой увеличения оптической плотности исследуемых растворов (рис. 2) позволяет предположить возможность образования комплексного соединения хелатного типа.
Теоретические предпосылки для отнесения высоко- и низкомолекулярных поликетонов к хелатирующим лигандам обусловлены их структурой. Статистически распределенные по молекуле карбонильные группы поликетона, вследствие наличия свободной электронной пары, подобно макроциклическим дикетонам [3, 4] обладают потенциальной способностью координировать ион металла.
Возможные направления связывания ионов металов с полимерными лигандами
обобщены в виде схемы, представленной в [5], которая учитывает межмолекулярное взаимодействие между макромолекулами.
В разбавленных растворах макромолекулы функциональных соединений находятся в виде рыхлых клубков. Как следствие, при введении в систему ионов металла (например, меди) наблюдается внутримолекулярное взаимодействие и образование внутримолекулярного хелата. При переходе от разбавленного к концентрированному раствору подвижность молекул снижается и возможен переход системы в такое состояние, когда внутримолекулярный хелат превращается в межмолекулярный. В концентрированных растворах, где макромолекулы ограниченны в подвижности и не могут свернуться в сферические образования, значительна вероятность образования межмолекулярных хелатов.
В тоже время, вследствие олигомерного характера поликетона возможно образование комплексного соединения, имеющего не только одну или несколько молекул поликетона в качестве хелатирующего лиганда, но и гибридную структуру, сочетающую внутри- и межмолекулярное взаимодействие.
Воздействие ионов металла на поликето-ны приводит к ограничению подвижности их молекул, что в сочетании с адсорбцией на дисперсных частицах, существенно преобразует кинетические параметры процессов структурирования и фазовой организации олиго-мерсодержащих композиционных материалов.
Рис. 1. УФ-спектр раствора карбонилсодержащего олигодиена до (1) и после (2) 30 мин взаимодействия с оксидом меди (Ср-ра = 0,4-10-3 г/мл; растворитель - толуол)
Fig. 1. UV spectrum of a solution of carbonyl-containing oligodene up to (1) and after (2) 30 min interaction with copper oxide (Cp-pa = 0.4 ■ 10-3 g / ml, solvent - toluene)
О возможности образования металлохелатов на основе...
Рис. 2. Кинетика изменения оптической плотности п (%) растворов карбонилсодержащего олигодиена после взаимодействия с оксидом цинка (1) и оксидом меди (2) (Ср-ра = 0,4-10-3
г/мл; растворитель - толуол)
Fig. 2. Kinetics of the change in the optical density of n (%) solutions of the carbonyl-containing oli-godene after interaction with zinc oxide (1) and copper oxide (2) (Cp-pa = 0.4 ■ 10-3 g / ml, solvent -
toluene)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, полученные результаты представляют собой основу для проведения
комплекса работ по изучению процессов струк-турообразования в смесях, содержащих поли-кетоны.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Пат. № 2230754, Российская Федерация, МПК C08F8/06, C08C19/04. Способ введения карбонильных групп в полимеры / Г.И. Панов, К.А. Дубков, Е.В. Староконь, В.Н. Пар-мон, Н.А. Захаров, С.В. Семиколенов; Заявитель и патентообладатель Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. № 2003115339/04; заявл. 23.05.2003, опубл. 20.06.2004.
2. Хохлова Т.Д. Адсорбционные свойства оксида алюминия, модифицированного стеариновой и олеиновой кислотами // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия.
2008. T. 49, N 4. C.229-233.
3. Ito Y., Saegusa T. A New Chelating Polymer // J. Macromol. Sci. 1979. V. 13A, N 4. P. 503-510.
4. Tabushi I., Kobuke Y., Nishiya T. Extraction of uranium from seawater by polymer-bound macrocyclic hexaketone // Nature. 1979. V. 280, N 3. P.665-666.
5. Rosthauser J.W., Winston A. Crosslinking of hydroxamic acid copolymers through iron chelation // Macromolecules. 1981. V. 14, N 2. P. 538-543.
REFERENCES
1. Panov G.I., Dubkov K.A., Starokon' E.V., Parmon V.N., Zakharov N.A., Semikolenov S.V. Sposob vvedeniya karbonil'nykh grupp v polimery [The method of introducing of carbonyl groups into polymers]. Patent RF, no. 2230754, 2004.
2. Khokhlova T.D. Adsorption properties of alumina modified with stearic and oleic acids. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2: Khimiya [Moscow University Chemistry Bulletin]. 2008, vol. 49, no. 4, pp. 229-233. (in Russian)
3. Ito Y., Saegusa T. A New Chelating Polymer. J. Macromol. Sci. 1979, vol. 13A, no. 4, pp. 503-510.
4. Tabushi I., Kobuke Y., Nishiya T. Extraction of uranium from seawater by polymer-bound macrocyclic hexaketone. Nature. 1979, vol. 280, no. 3. pp. 665-666.
5. Rosthauser J.W., Winston A. Crosslinking of hydroxamic acid copolymers through iron chelation. Macromolecules. 1981, vol. 14, no. 2, pp. 538-543.
Критерии авторства
Ворончихин В.Д. выполнил экспериментальную работу, на основании полученных результатов провел обобщение и написал рукопись. Ворончихин В.Д. имеет на статью авторские права и несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ Принадлежность к организации
Василий Д. Ворончихин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева К.т.н., доцент [email protected]
Поступила 17.04.2017
Contribution
Voronchikhin V.D. carried out the experimental work, on the basis of the results summarized the material and wrote the manuscript. Voronchikhin V.D. has exclusive author's rights and is responsible for the plagiarism.
Conflict of interests
The author declares no conflict of interests regarding the publication of this article.
AUTHOR INDEX Affiations
Vasily D. Voronchikhin
Reshetnev Siberian State Aerospace University
Ph.D. of Engineering, Associate Professor [email protected]
Received 17.04.2017
