CC BY
1ЖАСЫЛ ИНГИБИТОР РЕТ1НДЕ ТЕРЕЦ ЭВТЕКТИКАЛЬЩ ЕР1ТК1ШТЕРД1
СИНТЕЗДЕУ
ДАРИДЖАН МАДИНА ЕРК1ЩЫЗЫ
ХТОВ кафедрасыньщ магистранты, Алматы технологиялык университетi
Алматы, ^азакстан
КЕРИМКУЛОВА АЙГУЛЬ ЖАДРАЕВНА
Химия гылымыныц кандидаты, ХжБИ кафедрасыныц кауымдастырылган профессоры Satbayev University, Алматы, ^азакстан
Аннотация. Терец эвтектикалыц ертюштер сутег1 байланыстарын ц^райтын екг немесе одан да квп компоненттердг араластыру арцылы вндгрглетгн инновациялыц суйыц ЖYйелер болып табылады, нэтижестде балцу температурасы айтарлыцтай твмендейд1. Мацалада терец эвтектикалыц ерткштер синтезтщ нег1зг1 принциптер1, олардыц физика-химиялыц цасиеттерг, оныц гшгнде термиялыц т^рацтылыц, биоYйлесiмдiлiк жэне твмен уыттылыц царастырылган. Олардыц аналитикалыц химияда, биотехнологияда жэне табиги шик1затты вцдеуде цолданылуына ерекше квцш бвл1нед1. Терец эвтектикалыц ертюштердщ артыцшылыцтары, мысалы, экологиялыц цаугпсгздгк, дайындаудыц царапайымдылыгы жэне ер1ген заттардыц кец спектрг талцыланады. Жасыл химияда терец эвтектикалыц ертшштерд1 цолдану перспективалары, сондай-ац бар шектеулер мен эр1 царай зерттеу багыттары атап вт1лд1.
Tyüíh свздер: терец эвтектикалыц ерткштер, донор-акцепторлыц эрекеттесу, жасыл химия, экологиялыц таза ерттштер, экстракция, биозо, твмен уыттылыц, физика-химиялыц цасиеттерг, терец эвтектикалыц ер1тк1штердщ синтез1.
Терец эвтектикалык ер^юштер (ТЖК) ею немесе одан да кеп компоненттердi коспаныц балку температурасы бастапкы заттардыц эркайсысыныц балку температурасынан айтарльщтай темен болатындай пропорцияда араластыру аркылы дайындалатын иондык суйыктыктар класы. Бул ертюштердщ бiрегей физикалык жэне химиялык касиеттерi бар жэне гылым мен ендiрiстiц эртYрлi салаларында кещнен колданылады.
Терец эвтектикалык ер^юштер жеке курамдас белiктермен салыстырганда айтарлыктай темен балку температурасы бар жYЙенi курайтын екi немесе одан да кеп заттардыц коспалары. Экологиялык тазалыгына, зертханада синтезделу жецiлдiгiне жэне арзандыгына байланысты терец эвтектикалык ерiткiштер аналитикалык химияда белсендi колданылады. Олар эаресе эртYрлi Yлгiлерден гидрофобты жэне гидрофильдi косылыстарды белiп алу Yшiн тиiмдi экстрагент ретiнде кызмет ететiн белу жэне концентрация процестершде сураныска ие [1, 279282 б.]
Терец эвтектикалык ертюштердщ негiзгi сипаттамалары:
• синтездщ карапайымдылыгы: терец эвтектикалык ер^юштер кYPделi химиялык реакцияларсыз калыпты температурада компоненттердi жай гана араластыру аркылы алынады.
• термодинамикалык турактылык: терец эвтектикалык ер^юштер кец температура диапазонында суйык болып калады.
• биологиялык ыдырайтындыгы жэне коршаган ортага зиянсыздыгы: Кептеген терец эвтектикалык ер^юштер биоYЙлесiмдi немесе табиги заттардан турады, бул оларды экологиялык тартымды етедi.
• жогары ерiткiш сыйымдылыгы: Олар органикалык жэне бейорганикалык косылыстардыц кец аукымын ер^уге кабiлеттi.
ТЭЕ к¥Рамы непзп ею типтск компоненттен турады. Олар - cyTeri байланысыныц донорлары: карбон кышкылдары (мысалы, cipKe кышкылы), амидтер, спирттер жэне cyTeri байланысыныц акцепторлары: холин хлоридi немесе мырыш хлоридi сиякты туздар.
Холин хлоридi жэне мочевина (ChCl: мочевина 1:2 катынасында) ец танымал терец эвтектикалык eрiткiштeрдiц бiрi болып табылады. Сонымен катар холин хлоридi жэне глицерин, холин хлоридi жэне этиленгликоль.
ТЭЕ колдану аясы аукымды. Мысал ретшде, катализ: каталитикалык реакциялар Yшiн орта ретшде пайдаланылады. Электрохимияда электролиттер ретшде колданылады. Жасыл химия улы органикалык eрiткiштeргe балама бола алады. Экстракция процесшде металдарды, органикалык косылыстар мен биомолекулаларды алу Yшiн колданылады. Материалтану саласында наноматериалдарды синтездеу Yшiн колданылады.
ТЭЕ езше тэн бiршама артыкшылыктары бар. Баска eрiткiшкeргe караганда температурага тезiмдiлiгi жогары.Улы емес жэне ауамен рекцияга тYcy мYмкiндiгi темен. Компонeнттeрдi жэне олардыц катынасын езгерту аркылы каcиeттeрдi езгерту мYмкiндiгi бар екенш де ескеру керек.
Алайда, кептеген артыкшылыктарга карамастан, терец эвтектикалык материалдардыц да шeктeyлeрi бар, мысалы, потенциалды гигроскопиялык - терец эвтектикалык ерпюштердщ салыстырмалы ылгалдылыкка тэyeлдiлiгi:
• темен ылгалдылыкта (50% -дан аз), гигроскопиялык заттар аз мелшерде суды ащредь
• ылгалдылыктыц жогарылауымен ылгалды ащру кабiлeтi артады, кейде суйык фазаныц (деликесценция) пайда болуына экeлeдi.
Терец эвтектикалык ерпюштердщ (DES) компонeнттeрi ею нeгiзгi санатка белiнeдi: cyтeгi байланысыныц донорлары жэне сутеп байланысыныц акцепторлары. Компонeнттeрдi тацдау туткырлык, балку температурасы, eрiткiш куаты жэне рeактивтiлiк сиякты терец эвтектикалык ерпюштердш физика-химиялык каcиeттeрiмeн аныкталады.
Кесте 1. Сyтeгi байланысыныц акцепторлары мен донорлары.
CyTeri байланысыныц акцепторларыныц мысалдары: Сутеп байланысыныц донорларыныц мысалдары:
Бул заттар кебшесе cyTeri байланысыныц донорларымен электростатикалык эсерлесуге кабшетп туздар немесе косылыстар болып табылады. Сутеп байланысыныц донорлары -акцепторлармен ^шт сутекпк байланыс тYзeтiн косылыстар.
Холин хлоридi (ChCl) ец кеп таралган компонeнттeрдiц бiрi болып табылады. Мочевина.
Мырыш хлоридi (ZnCl2). Глицерин.
Магний хлоридi (MgCl2). Этиленгликоль жэне пропиленгликоль.
Алюминий хлоридi (А1С1з). ^анттар (мысалы, глюкоза, сахароза).
Мочевина (мочевина). Лактамдар (мысалы, капролактам).
Тертлк аммоний туздары (мысалы, тетраметиламмоний хлорид^. Карбон кышкылдары (мысалы, арке, лимон, кымыздык кышкылдары).
Имидазолий туздары.
Бромидтер, йодидтер жэне баска галогенидтер.
Сутеп байланысыныц донорлары мен акцепторларыныц танымал комбинациясы:
Холин хлоридi + мочевина (ChCl: мочевина) - катынасы 1:2.
Холин хлоридi + глицерин (ChCl: глицерин) - 1:2 катынасы.
Холин хлоридi + лимон кышкылы - 1: 1 катынасы.
Холинхлорид + этиленгликоль (^0:этиленгликоль) - 1:2 катынасы.
Холинхлорид + CYT кышкылы (ChCl:cYT кышкылы) - 1:2 катынасы
Компоненттердi тацдау критерийлерi бар. Алдымен ABC жэне DBC ^шт сутекпк байланыстар куруы керек. Екшшщен eKi компонент те бершген шарттарда езара eритiн болуы керек. Ец бастысы турактылык-компоненттер жанама ешмдер тYзy Yшiн химиялык реакцияга тYCпeyi керек (реакция талап етпесе).
Терец эвтектикалык ерпюштердщ cинтeзi кYPдeлi жабдыкты немесе агрeccивтi жагдайларды кажет етпейтш салыстырмалы тYрдe карапайым процесс болып саналады. Синтeздiц нeгiзгi шарттары компоненттердщ табигатына байланысты, бiрак жалпы эдicтeрдi кeлeciдeй белуге болады:
1. Температуралы; жагдайлар
Орташа кыздыру эдетте коспа компонeнтiнiц ец темeнгi балку температурасы (40-100°C) балку температурасынан жогары температурага дешн кызады. Бул компонeнттeрдiц еруше жэне езара эрeкeттecyiнe ыкпал етедь Термиялык ыдырауды болдырмау максатында компоненттердщ (мысалы, мочевина немесе органикалык кышкылдар) ыдырауын болдырмау Yшiн температураны бакылау мацызды.
2. ^урамдас белiктeрдiц катынасы
Компоненттер катац аньщталган молярлык пропорцияларда араласады (мысалы, 1:2, 1:3 жэне т.б.). Бул пропорциялар термодинамика жэне фазалык диаграммалар нeгiзiндe eceптeлeдi. Оцтайлы катынастан ауытку эвтектикалык курылымныц бузылуына жэне eрiтiндi каcиeттeрiнiц езгeрyiнe экeлyi мYмкiн.
3. Механикалык араластыру
^оспаны араластыру eрiтy процeciн жылдамдату жэне компонeнттeрдi бiркeлкi тарату Yшiн кажет. Магнитпк немесе механикалык араластыргыштар колданылады.
4. Судыц жeтicпeyшiлiгi (немесе оны бакылау)
Кептеген терец эвтектикалык ерпюштер Yшiн судыц курамын азайту мацызды, ейткеш су cyтeгi байланысыныц курылымын бузуы жэне eрiтiндiнiц каcиeттeрiн езгeртyi мYмкiн.
Егер су колайлы болса (мысалы, биологиялык колдануда пайдаланган кезде), оныц курамы бакыланады жэне есептеулерде ескершедь
5. ^ысым
Кеп жагдайда синтез калыпты атмосфералык кысымда жYзeгe асырылады. Сирек жагдайларда жанама енiмдeрдi (мысалы, су) жою немесе компоненттердщ тотыгуын болдырмау Yшiн темендетшген кысым кажет болуы мYмкiн.
6. Синтез уакыты
Араластыру жэне кыздыру узактыгы компонeнттeрдiц табигатына байланысты жэне эдетте 30 минуттан бiрнeшe сагатка дешн созылады. ^оспа толыгымен бiртeктi (мелдiр немесе аморфты) болган кезде процесс аякталды.
7. Компонeнттeрдiц химиялык Yйлeciмдiлiгi
^урамдас белiктeр Yйлeciмдi болуы жэне кажетаз жанама реакцияларды тудырмауы керек. Мысалы, курамында мырыш хлоридi бар коспалар сумен немесе спиртпен эрeкeттecпeyi керек.
8. Салкындату
^ыздыру жэне араластыру аякталганнан кeйiн коспасы белме температурасына дeйiн салкындатылады. Эдетте мелдiр немесе сэл бултты суйыктык тYзiлeдi, кейде туткыр болады.
9. Сактау
Терец эвтектикалык eрiткiштeр кебiнece гигроскопиялык болып табылады жэне ауадан ылгалды свдрмеу Yшiн герметикалык контейнерлерде сакталуы керек. ^арацгы жерде немесе темен температурада сактау ыдырауды болдырмайды.
Теменде терец эвтектикалык ерпюштщ cинтeзi прогрессшщ мысалы (холин хлоридi + мочевина, 1:2) керсетшген:
1. 1 моль холин хлоридi мен 2 моль мочевина елшещз.
2. Компонeнттeрдi шыны реакторга салыцыз.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
3. Турак;ты араластыра отырып, коспаны 80 ° C дейiн кыздырыцыз.
4. Суйьщтьщ Teric болганша (шамамен 30 минут) араластыруды жалгастырыцыз.
5. Ерiтiндiнi белме температурасына дeйiн салкындатыцыз.
6. Ертндш ауа еткiзбeйтiн сактауга арналган контейнерге куйыцыз.
ЭДЕБИЕТТЕР
1. Шишов А.Ю. Глубокие эвтектические растворители в химическом анализе: возможности и ограничения/ А.А. Бабинцева, И.В. Пестряков// Нанотехнологии. Экология. Производство. -2017. Т. 13, № 1. С. 278-282
2. Smith, E.L. Deep eutectic solvents (DESs) and their applications / A.P. Abbott, K.S. Ryder // Chemical Reviews. — 2014. — Vol. 114, No. 21. — P. 11060-11082.
3. Zhang, Q. Deep eutectic solvents: Synthesis, properties, and applications / K.D.O. Vigier, S. Royer, F. Jerome // Chemical Society Reviews. — 2012. — Vol. 41. — P. 7108-7146.
4. Paiva, A. Natural deep eutectic solvents - solvents for the 21st century / R. Craveiro, I. Aroso, M. Martins, R.L. Reis, A.R.C. Duarte // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. — 2014. — Vol. 2, No. 5. — P. 1063-1071.
5. Морозова О.В. Глубокие эвтектические растворители в биотехнологии / И.С. Васильева, Г.П. Шумакович, Е.А. Зайцева, А.И. Ярополов // Успехи биологической химии. — 2023. — Т. 63. — С. 74-89.
