2017. Т. 60. Вып. 4.

Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Содержание

Обзорные статьи

Zhanna V. Chirkova

В данном обзоре рассмотрены основные синтетические подходы для получения N-гидроксииндолов. Первый подход заключается во внутримолекулярной восстановительной циклизации орто-замещенных нитроароматических соединений различными химическими восстановителями. В качестве субстратов для синтеза N-гидроксииндолов используются 2-нитрофенилацетальдегиды (синтез по Ачесону), N,N-дизамещенные амино-2-нитростиролы (синтез по Сомею), орто-нитрокетоэфиры различного строения или 1-(o-нитроарил)-1-цианоалкены, орто-нитрокетоны, орто-нитрофенилацетонитрилы. В качестве восстановителей применяются треххлористый титан, цинк либо в присутствии хлористого аммония, либо в уксусной кислоте, двухлористое олово, а также водород с использованием катализаторов на основе благородных металлов (платина, палладий). Вторым подходом является [3+2]-циклоприсоединение нитрозоароматических соединений к алкинам или дезоксигенирование орто-замещенных нитроароматических соединений с последующей внутримолекулярной циклизацией. Третий подход представляет собой каталитическое окисление 2,3-дигидроиндолов или индолов различного строения концентрированной перекисью водорода в присутствии каталитических количеств вольфрамата натрия. Особое внимание уделено синтезу функциональных производных N-гидроксииндол-5,6-дикарбоновых кислот. Это обусловлено тем, что данные соединения, как правило, синтезируют из коммерчески доступного сырья без использования дорогостоящих катализаторов, применяя хорошо известные и отработанные методы синтеза. При этом удалось получать индолы различного дизайна, которые, например, могут являться основными билдинг-блоками для синтеза БАВ, фталоцианинов различного строения, обладающих жидкокристаллическими и каталитическими свойствами. Представители этого класса гетероциклов встречаются среди многочисленных природных соединений, могут быть использованы в качестве терапевтических агентов, например, как ингибиторы человеческой лактатдегидрогеназы изоформы 5, селективные ингибиторы моноаминооксидазы А и Б, а N-метоксииндолы могут применяться для лечения рака молочной железы.

Для цитирования:

Чиркова Ж.В. Синтез N-гидроксииндолов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 4-20.




PDF
4-20

ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомолекулярных соединений

Regina M. Alieva, Alisa Sh. Sunagatullina, Rinat N. Shakhmaev, Vladimir V. Zorin

В работе исследована возможность получения (E)- и (Z)-изомеров 2-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)циклопентанона на основе аллилирования доступного этил-2-оксоциклопентанкарбоксилата индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена с последующим декарбоксилированием образующихся изомеров этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопентанкарбоксилата. Аллилирование этил-2-оксоциклопентанкарбоксилата (Е)- или (Z)-изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа в присутствии К2СО3 гладко приводит к соответствующим изомерам этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопентанкарбоксилата с выходами 84 и 80% соответственно. Декарбоксилирование алкилированных кетоэфиров в щелочных условиях приводит к раскрытию цикла и образованию соответствующих α-замещенных адипиновых кислот, а в кислотных ‒ к неприемлемо низким выходам целевых хлорвиниловых кетонов. Лучшие результаты получены при декарбалкоксилировании изомеров этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопентанкарбоксилата в условиях Крапчо. Однако и в этом случае наблюдалось образование соответствующих побочных α-замещенных моно- и диэтиловых эфиров адипиновой кислоты (до 30%). Проведенные нами исследования по оптимизации данной реакции показали, что добавление уксусной кислоты в качестве донора протонов практически полностью подавляет раскрытие цикла. Осуществление декарбалкоксилирования в N-метилпирролидоне при температуре 130-150 °С в присутствии 3 экв. LiCl, 2 экв. воды и 2 экв. уксусной кислоты приводит к (E)- и (Z)-изомерным 2-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)циклопентанонам с выходами 75-77 % и стереохимической чистотой ~99%.

Для цитирования:

Алиева Р.М., Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Синтез (E)- и (Z)- изомеров 2-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-циклопентанона. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 21-25.


PDF
21-25
Elena V. Stepanova, Andrei I. Stepanov

В статье рассмотрены пути избирательной реакционной способности 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана по отношению к гидразину. Показано, что в ряду 5-R-производных 3-амино-4-(5-R-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана реакция с гидразингидратом 3-амино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (R = H) приводит к восстановительному раскрытию 1,2,4-оксадиазольного цикла с образованием амидразона 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты, 3-амино-4-(5-трифторметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (R = CF3) гидролизуется до амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты, 3-амино-4-(5-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (R = CH3) инертен к действию гидразина, а в случае 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана происходит гладкое окисление хлорметильной группы до химически связанной формильной группы. Продукт реакции 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана с гидразином выделен в форме соответствующего гидразонометильного производного – 3-амино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана. Предложен возможный механизм реакции образования гидразонометильной группы при окислении хлорметильной группы в реакции с гидразином. 3-Амино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан вступает в реакции перегидразинирования с семикарбазидом и тиосемикарбазидом, однако попытки его гидролиза с целью выделения свободного альдегида оказались неудачными. Так гидролиз гидразонометильного производного в уксусной кислоте в присутствии каталитического количества серной кислоты приводит к осаждению азина – N,N'-бис(3-(4-аминофуразан-3-ил)-1,2,4-оксадиазол-5-илметилиден)гидразина, продолжительное кипячение в соляной кислоте приводит к восстановлению карбонильной группы по Кижнеру-Вольфу с образованием 3-амино-4-(5-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана, а гидролиз в щелочной среде ‒ к раскрытию 1,2,4-оксадиазольного цикла с образованием амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты. Синтез 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана осуществлен конденсацией амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты с избытком хлорацетилхлорида в толуоле при повышенной температуре. Реакция протекает через образование промежуточного продукта – 3-хлорметиламино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана. Снятие N-хлорацетильной группы полученного полупродукта реакции осуществлено гидролизом в кислой среде. Синтез целевого продукта допускает однореакторное исполнение без необходимости выделения и очистки промежуточных соединений. Полученные соединения охарактеризованы 1Н и 13С ЯМР, ИК спектрами и масс-спектрометрическими методами анализа.


Для цитирования:

Степанова Е.В., Степанов А.И. Необычное направление реакции 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана с гидразином. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 26-32.


PDF
26-32
Elena Yu. Tyunina, Valentin G. Badelin, Valentina S. Egorkina

Термодинамические и физико-химические свойства многокомпонентных водных растворов, содержащих биологически активные соединения, имеют большое значение в различных областях прикладной химии и особенно важны для понимания химических процессов, происходящих в биологических системах. Детальное изучение движущих сил процессов ассоциации и «молекулярного узнавания» между различными активными центрами белков и лекарственных средств затруднено вследствие сложности и разнообразия существующих взаимодействий в жидких многокомпонентных средах. Методами дифференциальной сканирующей калориметрии и денсиметрии исследованы взаимодействия между модельными соединениями ‒ фенилаланином и никотиновой кислотой в водном фосфатном буферном растворе. Измерения теплоемкости и плотности в системах никотиновая кислота – буфер, фенилаланин – буфер и никотиновая кислота– фенилаланин – буфер выполнены при разных температурах T = (288,15, 298,15, 308,15 и 318,15) K, используя ДСК «SCAL-1» (Pushchino, Russia) и DSA 5000 M (Anton Paar). Оценены значения кажущихся мольных параметров теплоемкости (fCp) и объема (Vφ,NA) никотиновой кислоты в буферном растворе и в буферном растворе, содержащем 0,0120 моль/кг аминокислоты. Концентрация никотиновой кислоты изменялась в интервале (0,0079 - 0,036) моль/кг. Определены предельные значения (fCp0) и (Vφ,NA0) и их производные по температуре. Показано, что взаимодействие NA с Phe сопровождается комплексообразованием. Молекулы NA в водном буферном растворе проявляют структуроразрушительные свойства, тогда как этот эффект уменьшается в буферном растворе с аминокислотой вследствие взаимодействия NA с молекулами Phe в процессе образования молекулярного комплекса между ними. Полученные результаты обсуждены на основе рассмотрения различных взаимодействий, действующих в исследуемых системах.


Для цитирования:

Тюнина Е.Ю., Баделин В.Г., Егоркина В.С. Взаимодействие никотиновой кислоты с фенилаланином в буферных растворах: исследование теплоемкости и объемных свойств. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 33-39.


PDF
33-39
Anatoliy M. Dunaev, Lev S. Kudin

StatThermo – это новое программное обеспечение для расчета термодинамических функций молекул и ионов в состоянии идеального газа по молекулярным постоянным в приближении «жесткий ротатор-гармонический осциллятор». Программа содержит различные встроенные алгоритмы для расчета координат атомов большинства простых молекул (с числом атомов N ≤ 8). Разработанное программное обеспечение может проводить расчеты для двух референтных температур (0 или 298,15 K) и различных давлений. Одной из отличительных черт StatThermo является возможность учета энергии и степени вырождения низколежащих электронных уровней. Программа была протестирована на различных органических и неорганических молекулах, в результате чего были получены следующие средние погрешности расчетов: 0,05 кДж∙моль–1 (H°(T)-H°(0)), 0,01 Дж∙моль–1∙K–1 (Ф°(T)) и 0,002 Дж∙моль–1∙K–1 (S°(T)). Программа также обладает способностью проводить аппроксимацию готовых наборов термодинамических функций, введенных пользователем. Аппроксимация производится при помощи полиномиальной функции методом LU-раз-ложения. Большой набор функциональных возможностей, гибкие параметры расчета и способность экспорта в виде макросов Visual Basic делают StatThermo мощным инструментом для термодинамических расчетов. StatThermo может взаимодействовать с серверами наиболее широко распространенных табличных процессоров, таких как MS Office и OpenOffice для экспорта полученных данных. Программное обеспечение может обрабатывать выходные файлы наиболее популярных программ для квантово-химических расчетов, среди которых Gaussian, Gamess, FireFly, Jaguar, MolPro, CFour, NWChem, ORCA, Priroda, PSI4, Q-Chem и VASP. Мультиязычная и кросс-платформенная поддержка делают StatThermo доступной для широкого круга пользователей.


Для цитирования:

Дунаев А.М., Кудин Л.С. StatThermo® – новая программа для расчета термодинамических функций. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 40-46.


PDF
40-46
Raphael Johann Friedrich Berger, Georgiy V. Girichev, Angelika A. Petrova, Valery V. Sliznev, Nataliya V. Tverdova, Nina I. Giricheva

Электронное и геометрическое строение, силовое поле и колебательный спектр молекулы трис-ацетилацетоната марганца в электронных состояниях с мультиплетностью M = 1, 3 и 5 были изучены с помощью квантово-химических расчетов, выполненных методом DFT/UB3LYP при использовании корреляционно-согласованного набора базисных функций cc-pVTZ. Структура молекулы в высокоспиновом состоянии S=2 (тип симметрии электронного состояния 5B) и с типом симметрии равновесной конфигурации С2 характеризуется наименьшей энергией. При этом, координационный полиэдр MnO6 имеет форму вытянутого октаэдра. Высокоспиновое состояние 5A соответствует седловой точке на ППЭ, при этом координационный полиэдр приобретает форму сжатого октаэдра. Искажение октаэдрической структуры координационного полиэдра значительно, и этот факт свидетельствует о проявлении сильного эффекта Яна-Теллера (вибронного эффекта) в электронном состоянии 5E. Расчеты для низко-спинового состояния с S=0 завершились получением неожиданного результата. Оптимизация структуры симметрии С2 для электронного состояния 1B привела к структурным параметрам молекулы, близким к параметрам, полученным для электронного состояния 3A2. При этом межъядерные расстояния Mn-O в пределах 0,001 Å оказались совпадающими с расстояниями, полученными для структуры D3-симметриии со спином S=1. Этот результат соответствует ситуации, когда два электрона заселяют разные орбитали 1е, обладая противоположными спинами. Электронные состояния 3A2 и 1B лежат выше, чем высокоспиновое состояние на 5,2 и 17,3 ккал/моль, соответственно. Заселенность молекулярных орбиталей находится в хорошем согласии с предсказаниями теории кристаллического поля, свидетельствуя о том, что d-орбитали иона Mn3+ подвергаются заметному воздействию поля лигандов.


Для цитирования:

Бергер Р.Й.Ф., Гиричев Г.В., Гиричева Н.И., Петрова А.А., Слизнев В.В., Твердова Н.В. Молекулярная структура трис-ацетилацетоната марганца в разных спиновых состояниях. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 47-53.


PDF
47-53
Dmitriy S. Zaytsev, Andrey V. Tvardovskiy, Andrey V. Shkolin, Anatoliy A. Fomkin

Впервые проведены комплексные исследования адсорбционной деформации – сорбострикции микропористого углеродного адсорбента ФАС-3 при адсорбции гексана, бензола и четыреххлористого углерода из потока газа-носителя – азота в неравновесных условиях. Проанализированы результаты этого явления. В работе был использован микропористый углеродный адсорбент ФАС-3, полученный на основе фурфурола. Активные угли на основе реактопластов марок ФАС существенно превосходят серийно-выпускаемые углеродные адсорбенты на основе каменного угля и на основе торфа по своим прочностным свойствам и низкому содержанию золы при значительно большем развитии объёма адсорбирующих микропор. В работе использовали установку для исследования адсорбционной деформации твердых адсорбентов, изготовленную в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН. Для измерений применялся проточный дилатометр, позволяющий измерять адсорбционную деформацию адсорбента при пропускании через него порции исследуемого вещества или смеси в потоке газа-носителя. Показано, что величины максимумов на кривых деформаций увеличиваются с ростом концентраций компонентов смеси. Площадь под кривой сорбострикции зависит от количества вводимого вещества в поток газа-носителя. Время выхода кривых сорбострикции на максимум - индивидуально для каждого из исследованных веществ, что позволяет использовать эффект сорбострикции для выявления наличия определённых веществ в составе смеси. Результаты исследования волновой сорбострикции микропористого углеродного адсорбента ФАС-3 при адсорбции бензола, гексана, четыреххлористого углерода из потока газа-носителя азота позволяют сделать вывод о высокой селективности адсорбции и возможности использования адсорбента в качестве сенсора для контроля содержания этих веществ в потоке азота.

 

Для цитирования:

Зайцев Д.С., Твардовский А.В., Школин А.В., Фомкин А.А. Сорбострикция микропористого углеродного адсорбента ФАС-3 при адсорбции паров органических веществ из потока газа – носителя азота. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 54-59.


PDF
54-59
Grigoriy V. Kuvshinov, Tatyana M. Ziyadova, Sofya A. Kuvshinova, Oscar I. Koifman

Описан синтез комплексов тетрапиразинопорфиразина Cu, Ni, Co, Pd, Sn и Hg, которые могут быть использованы для получения функциональных материалов различного назначения. Комплексы металлов были получены темплатной тетрамеризацией 1',7',7'-триметилбицикло[2.2.1]гептано-[2',3'-b]-2,3-дицианопиразина с хлоридами металлов при температуре 140-150 ºС в течение 20 мин. В качестве катализатора использовали молибдат аммония тетрагидрат. Все синтезированные соединения очищали колоночной хроматографией на силикагеле (элюент – хлороформ). Комплексы Pd, Sn и Hg синтезированы впервые. Металлокомплексы камфоразамещенного тетрапиразинопорфиразина представляют собой кристаллические вещества темно-синего цвета, не плавкие до 300 ºС, обладающие хорошей растворимостью в хлороформе, толуоле, этаноле, ацетоне, ДМФА, уксусной и трифторуксусной кислотах. Структура полученных металлокомплексов охарактеризована методами спектроскопии 1Н ЯМР и масс-спектометрии. Отсутствие в спектрах 1Н ЯМР сигналов примесей свидетельствует о высокой степени чистоты полученных соединений. Для медного, никелевого и кобальтового комплексов отмечена хорошая корреляция между экспериментальными и литературными данными по химическим сдвигам протонов в спектрах 1Н ЯМР. Исследованы оптические свойства синтезированных металлокомплексов тетрагетероаренопорфиразинов. Проанализировано влияние природы растворителя и атома металла на спектральные характеристики синтезированных соединений. Электронные спектры поглощения регистрировали в хлороформе, диметилформамиде, уксусной и серной кислотах. В органических растворителях электронные спектры поглощения являются типичными для металлокомплексов тетрапиразинопорфиразинов и имеют интенсивную Q-полосу в длинноволновой области и B-полосу или полосу Соре в УФ-области. Комплексы Pd, Sn и Hg в концентрированной серной кислоте не устойчивы. Получены и проанализированы спектры флуоресценции комплексов Pd и Hg тетрапиразинопорфиразинов в хлороформе и диметилформамиде. Показано, что эти комплексы в указанных растворителях проявляют флуоресценцию, причем ее интенсивность для Hg-комплекса проявляется в большей степени.


Для цитирования:

Кувшинов Г.В., Зиядова Т.М., Кувшинова С.А., Койфман О.И. Синтез и оптические свойства камфоразамещенных тетрапиразинопорфиразинов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 60-67.


PDF
60-67
Marina V. Ol’khovich, Angelika V. Sharapova, Svetlana V. Blokhina, Alexander N. Trostin

Методом УФ-спектроскопии исследованы процессы комплексообразования 2-гидроксипропил-β-циклодекстрина с салиназидом и ванилин изониазидом, обладающими бронхолитической и противотуберкулезной активностью, в фосфатном буферном растворе рН 7.4. Солюбилизирующее действие циклодекстрина изучалось методом фазовых диаграмм, который заключался в количественном определении растворимости биологически активных соединений в буферном растворе, содержащем различные концентрации циклодекстрина. Добавление в раствор циклодекстрина приводит к значительному увеличению оптической плотности исследуемых соединений и смещению длины волны максимума пика, что указывает на образование комплексов включения. Установлено, что присутствие в растворе 2-гидроксипропил-β-циклодекстрина в количестве 0.09 моль/кг повышает растворимость салиназида в 13 раз, а ванилин изониазида в 9 раз. Линейное увеличение растворимости соединений при добавлении циклодекстрина указывает на образование комплексов включения состава 1:1. Стехиометрия полученных комплексов включения подтверждена методом Джоба.Получены температурные зависимости растворимости исследуемых соединений от различных концентраций циклодекстрина в буферном растворе. Растворимость соединений в присутствии циклодекстрина увеличивается с повышением температуры. Рассчитаны константы устойчивости и термодинамические параметры комплексообразования. Ванилин изониазидимеет более низкую константу устойчивости, чем салиназид, что объясняется наличием в его структуре метоксигруппы, создающей стерическические препятствия для более глубокого проникновение данного вещества в макроциклическую полость циклодекстрина. Сделан вывод, что процесс образования комплексов включения является экзотермическим и энтальпийно определяемым. Результаты данного исследованияпоказали возможность использования2-гидроксипропил-β-циклодекстрина для значительного увеличениярастворимостиисследованных соединений в водных системах, что позволяет улучшить их биодоступность.

Для цитирования:

Ольхович М.В., Шарапова А.В., Блохина С.В., Тростин А.Н. Исследование комплексов включения 2-гидроксипропил-β- циклодекстрина с биологически активными салинизидом и ванилин изониазидом Изв. вузов. Химияихим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 68-74.


PDF
68-74
Alexander N. Bolotov, Vladislav V. Novikov, Olga O. Novikova

Цель данной работы заключалась в исследовании возможности использования значений диэлектрической проницаемости стабилизатора и дисперсионной среды для формирования критерия коллоидной устойчивости магнитной жидкости. Изучалась коллоидная устойчивость магнитных жидкостей, содержащих слабополярную основу, неионогенный ПАВ-стабилизатор (олигоэфир) и наноразмерные частицы магнетита. Для оценки стабилизирующей способности ПАВ полученные магнитные коллоиды испытывали на устойчивость в гравитационном поле. Был предложен диэлектрический критериальный параметр, показывающий относительное различие диэлектрических проницаемостей дисперсионной среды и ПАВ-стабилизатора. Установлено, что с диэлектрическим критерием наилучшим образом коррелируют значения величины адсорбции ПАВ и устойчивости коллоида. Из результатов испытаний вытекает, что относительное уменьшение намагниченности из-за необратимых седиментационных процессов определяется величиной диэлектрической проницаемости дисперсионной среды и стабилизатора. В ряде экспериментов состав жидкости-носителя магнитных коллоидов не изменялся, а варьировался ПАВ-стабилизатор. Изучалась зависимость коллоидной устойчивости магнитной жидкости на основе диоктилсебацината стабилизированной ПАВ с различной диэлектрической проницаемостью. Результаты опытов так же свидетельствуют о справедливости закономерности повышения коллоидной устойчивости по мере снижения величины параметра. В работе подробно рассмотрено, через какие физико-химические механизмы может проявиться влияние диэлектрической проницаемости на коллоидную устойчивость магнитных жидкостей. Анализ результатов исследований показал, что диэлектрическая проницаемость компонентов магнитной жидкости влияет на многие физико-химические явления, протекающие при ее синтезе. Наиболее значимо от диэлектрической проницаемости зависит характер сорбционных процессов на поверхности дисперсных частиц. В результате исследования эмпирических данных по коллоидной стабильности магнитных жидкостей показано, что при возрастании диэлектрической проницаемости дисперсионной среды по отношению к диэлектрической проницаемости стабилизатора процессы десорбции молекул стабилизатора с поверхности магнитных частиц усиливаются. В результате адсорбционный слой вокруг частиц становится более рыхлый и менее прочный и, как следствие, понижается значение стерического фактора стабилизации коллоидной структуры магнитной жидкости. На практике это и приводит к ухудшению или даже потере магнитной жидкостью коллоидной устойчивости. Влияние диэлектрической проницаемости на коллоидную устойчивость через эффекты межчастичного взаимодействия менее значимо. Показано, что диэлектрическим критерием можно пользоваться при обосновании выбора ПАВ-стабилизатора для магнитных жидкостей. В соответствии с этим критерием диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды должна незначительно отличаться от аналогичной характеристики ПАВ-стабилизатора. В противном случае процессы десорбции молекул ПАВ с магнитных частиц способствуют снижению качества защитных адсорбционных слоев, и коллоидная устойчивость ухудшается.


Для цитирования:

Болотов А.Н., Новиков В.В., Новикова О.О. О зависимости коллоидной устойчивости магнитных жидкостей от диэлектрической проницаемости стабилизатора и дисперсионной среды. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 75-81.


PDF
75-81

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорганических и органических веществ, теоретические основы

Maya A. Zhurilova, Igor A. Yanilkin, Elena A. Kiseleva, Irina N. Atamanyuk, Evgeniy I. Shkolnikov

Актуальной задачей является разработка новых методов получения пористых углеродных материалов с требуемым комплексом свойств из дешевого сырья, например, отходов механической и химической переработки древесины. Активированный уголь производят из двух видов древесины, березы и ольхи. Для обоих атомов углерода идентичны зависимости пористой структуры и электрохимических параметров углей. Условия активации были определены в широком диапазоне параметров активации (температура, щелочные/углеродные массы). Работа была выполнена на основе коммерческих углей из ольхи. Проведено комплексное исследование их свойств, включая подробное исследование пористой структуры методом лимитированного испарения и электрохимических параметров активированного угля в составе суперконденсаторов. Установлены корреляции между факторами режима в синтезе этих материалов, их пористой структурой и функциональными характеристиками суперконденсаторов на их основе. Высказаны предположения о возможности формирования пористой структуры активированных углей, полученных путем термохимического синтеза с использованием щелочи в качестве активатора, и влияния параметров синтеза на электрохимические характеристики суперконденсаторов. В данной статье затрагивается тема производства активированного угля для суперконденсаторов с различными электролитами. Изменяя параметры активации угля (температуры активации и отношения активатор/сырье) были оптимизированы пористые структуры угля из ольхи для водного и органического электролита. Данная оптимизация производилась путем последовательных итераций: при определенной температуре определяется оптимальное значение массового соотношения активатор/сырье (К), затем при данном К определяется оптимальное значение температуры. Установлено, что приемлемым значением температуры активации для водного электролита оказалось значение 600 °С, а соотношение активатор/сырье = 1,25, для органического- 600 °С, соотношение активатор/сырье=2.

 

Для цитирования:

Журилова М.А., Янилкин И.В., Киселева Е.А., Атаманюк И.Н., Школьников Е.И. Нанопористые активированные угли для суперконденсаторов с водным и органическим электролитами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 82-87.


PDF
82-87
Heng Zhong, Hui Zhao, Jun Li, Lei Sun, Aihua Xu, Dongsheng Xia, Alexander V. Nevsky

Изучена деструкция красителя кислотного оранжевого-7 (AO7) в водных растворах при воздействии иона железа (III), активации процесса окисления ионом персульфата (PS, S2O82-) и воздействии видимого излучения (Vis) (≥420 нм). Исследован эффект поглощения радикалов с использованием этанола (EtOH), трет-бутилового спирта (TBA) и азида натрия с целью установления того, что гидроксильный радикал (·OH) является основным активным окислителем AO7, приводящим к его обесцвечиванию, в то время как сульфат радикал (SO4·-) и синглетный кислород (1O2) также вносят свой вклад в процесс деструкции красителя. Промежуточные продукты реакции определяли с помощью метода масс-cпектрометрии с ионизацией электрораспылением (ESI-MS), в результате чего был предложен вероятный механизм деструкции. Высказано предположение о том, что на начальной стадии радикал атакует атом азота красителя, при этом в результате одновременного разрыва двух связей C-N краситель деструктирует на п-фенолсульфокислоту и 1,2-нафтахинон. Далее имеет место последующее окисление этих продуктов с потерей группы −SO3. На заключительных стадиях в результате раскрытия центрального кольца образуются ациклические карбоксильные кислоты, и дальнейшее окисление, очевидно, приводит к образованию простых карбоксильных кислот. Результаты исследования могут быть полезными для создания простой, эффективной и экономичной системы деструкции трудно биоразлагаемого азокрасителя. Даны рекомендации по организации эффективного контроля качества отводимой технологической воды и продуктов ее обработки на локальных очистных сооружениях промышленного предприятия с целью предотвращения попадания вредных биологических веществ в гидросферу.


Для цитирования:

Хэн Чжун, Хуэй Чжао, Цзюнь Ли, Лэй Сунь, Айхуа Сюй, Донченг Ся, Невский А.В. Влияние акцепторов радикалов и схема деструкции азокрасителя в водных растворах в присутствии ионов железа (III) и персульфата. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 88-94.


PDF
88-94
Anna L. Chulovskaya, Marina A. Dikunets

Тетрагидроканнабинол (Δ9-ТГК) является липофильным соединением, в организме человека практически полностью метаболизирует до 11-нор-дельта-9-тетрагидроканнабинол-9-карбоновой кислоты (Δ9-ТГК-СООН). Для эффективного выведения почками Δ9-ТГК-СООН конъюгируется с глюкуроновой кислотой, превращаясь в более полярное и растворимое в воде соединение. Δ9-ТГК-СООН и Δ9-ТГК-СООН-глюкуронид являются основными маркерами употребления марихуаны. Для извлечения целевых соединений использовали жидкость-жидкостную экстракцию, разрушение химических связей конъюгатов осуществляли посредством ферментативного гидролиза (β-глюкуронидаза E.-Coli К12). Анализ метаболитов Δ9-ТГК в моче проводили методом сверхпроизводительной высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией с электрораспылительной ионизацией в режиме регистрации отдельных реакций. В работе представлены результаты масс-спектрометрических параметров регистрации депротонированной молекулы Δ9-ТГК-СООН с m/z 343, в результате которой определены величина энергии соударений для получения ионов-продуктов с максимальной интенсивностью и точное значение амплитуды радиочастоты S-образной линзы.Показано, что регистрация отрицательных ионов при определении Δ9-ТГК-СООН является предпочтительной. Выбраны переходы, которые позволяют повысить чувствительность и селективность определения Δ9-ТГК-СООН, а также исключить влияние компонентов матрицы. Определено, что переход m/z 343 → 245 (30 эВ) обладает наибольшей интенсивностью и минимальной интерференцией коэлирующих компонентов матрицы. Рассчитаны концентрации и процентное содержание глюкуронидной и свободной фракций Δ9-ТГК-СООН в образцах мочи лиц, употреблявших марихуану. Концентрации глюкуронидной и свободной формы Δ9-ТГК-СООН в организме человека изменяются не пропорционально. Показано, что при суммарной концентрации Δ9-ТГК-СООН в организме человека более 100 нг/мл концентрация свободной формы резко возрастает.

 

Для цитирования:

Чуловская А.Л., Дикунец М.А. Оценка содержания глюкуронидной и свободной формы Δ9-тетрагидроканнабинола в моче методом сверхпроизводительной высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 95-99.


PDF
95-99
Lyudmila V. Rudakova, Sabukhi I. Niftaliev, Ekaterina S. Natarova

Определены основные физико-химические свойства конверсионного карбоната кальция рентгеноструктурным методом и лазерной дифракцией. Выявлено, что для получения кондиционного продукта для использования в качестве наполнителя необходимым является его доизмельчение. Результаты изменения дисперсности конверсионного мела выражены через медианный (D50), максимальный (D98) и минимальный (D10) размеры частиц. Установлено, что в процессе измельчения происходит переход от начального одиомодального распределения к бимодальному, которое характеризуется достаточно широким интервалом варьирования размеров частиц измельченного материала. Определены оптимальные параметры измельчения. Методом сканирующей электронной микроскопии конверсионного карбоната кальция до и после измельчения установлено, что частицы исходного продукта представляют собой поликристаллические плотные агрегаты выраженной сферической формы, что является следствием массовой кристаллизации карбоната кальция в условиях высокого пересыщения по полинуклеарному механизму роста. Проведена количественная оценка компонентного состава водорастворимых примесей на основании определения содержания нитратной N-NO3- и аммонийной N-NH4+ форм азота в различных формах присутствия – общей, связанной, водорастворимой, а также дополнительного определения содержания ионов кальция Ca2+ в водной вытяжке. Экспериментально установлено, что предварительная термообработка конверсионного карбоната кальция позволяет существенно снизить суммарное содержание водорастворимых веществ в измельченном продукте более чем в 5 раз: при температуре 400 °С степень удаления по ионам NH4+ и NO3- составляет ~40-50%, а при 500 °С - ~60% по NO3- и ~90% по NH4+. Дана оценка возможности использования полученного продукта в качестве наполнителя полимерных композиционных материалов, сравнением основных параметров (цветовая характеристика по системе CIELab (W и L), насыпная плотность, дисперсный состав, удельная поверхность, рН водной вытяжки) с известными данными тонкоизмельченного природного мела и микрокальцита.

Для цитирования:

Рудакова Л.В., Нифталиев С.И., Натарова Е.С. Конверсионный карбонат кальция как наполнитель термопластов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 100-107.


PDF
100-107

Экологические проблемы химии и химической технологии

Ilya V. Petlin, Margarita S. Lesnikova

Рассмотрены объемы производства и области применения металлического алюминия, а также сопутствующие его выпуску экологические проблемы. Приведены данные о видах и количестве фторсодержащих отходов алюминиевого производства. Установлено негативное влияние отходов алюминиевой промышленности на окружающую среду. Предложено использование фторсодержащих отходов в качестве альтернативного техногенного сырья для производителей фторида водорода. Подробно рассмотрен ресурсоэффективный и ресурсосберегающий способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности через окислительный обжиг отходов для удаления углеродной составляющей, последующего взаимодействия серной кислоты с фторсодержащими частицами с целью получения фторида водорода, растворение твердого продукта сульфатизации и осаждение гидроксида алюминия. В качестве побочных продуктов рассмотренного способа переработки отходов выступают оксид алюминия, который может быть возвращен в технологический цикл электролизного производства металлического алюминия, и сульфат натрия, используемый в производстве стекла и целлюлозы, а также в текстильной и кожевенной промышленности. Приведен термодинамический расчет равновесия химических реакций взаимодействия компонентов фторсодержащих отходов с серной кислотой. Проведены исследования кинетики процесса взаимодействия фторсодержащих отходов с серной кислотой методом непрерывного взвешивания реагирующей смеси с автоматической регистрацией массы, получена зависимость степени превращения (реагирования) от времени в температурном диапазоне от 220 до 260 ºС, которая описывается уравнением Кранка-Гистлинга-Броунштейна. По полученной зависимости определена область реагирования и лимитирующая стадия процесса. Предложен способ интенсификации процесса взаимодействия фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности в рассматриваемом температурном диапазоне. Установлен экономический и экологический эффект предложенного способа переработки фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности.

 

Для цитирования:

Петлин И.В., Лесникова М.С. Пути переработки и утилизациии фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 108-113.


PDF
108-113