VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Актуальность работы: Синтез комплексных соединений, обладающих биоцидными свойствами, является актуальной задачей современной химии. Получение солей на основе борной кислоты и аминокислот является перспективным направлением биокоординационной химии, данные комплексные соединения можно применять качестве антимикробного и противогрибкового средства, подавления жизнедеятельности возбудителей инфекционных заболеваний. Исследование изменений физико-химических свойств комплексных соединений на основе борной кислоты является необходимым условием для прогнозирования биоцидных свойств синтезированных комплексных солей, содержащих борокислотный каркас.

Ранее было синтезировано и исследовано комплексное соединение - дицитратоборат гуанидиния (ДЦБГ). Методика синтеза, исследование его состава и свойств описано [1]. Формула изобретения показана на рисунке 1.

Рисунок 1 Строение молекулы дицитратобората гуанидиния

Используя аналогичную методику синтеза соединений на основе борной кислоты, нами было получено новое соединение – диглиноборная кислота (ДГБК). Образование кристаллов ДГБК происходило по следующей реакции (рис.2):

Рисунок 2 Реакция образования ДГБК

Синтез диглициноборной кислоты проводили в двух повторностях: бех физико-химических воздействий и при воздействии ультразвуковых колебаний в режиме стоячей волны. Для воздействия на систему была применена интенсивность ультразвука 1∙10⁴ Вт/м², частота колебаний составила 17 кГц, время обработки составило 15 минут. Выпадение кристаллов наблюдали в течение 24 часов. Полученные осадки взвешивали. Результаты взвешивания показывают, что при одинаковых условиях постановки синтеза и одинаковом времени созревания осадка, масса выпавших кристаллов ДГБК в системе, подвергшейся физико-химическому воздействию ультразвука, значительно отличается и составляет 4,538 г. в отличие от 2,867 г. соответственно. Регистрация спектров ДГБК выполнялась на ИК - Фурье спектрометре FTIR-8400S «Shimadzu» (интервал частот 420 – 4000 см^-1, в таблетках с бромидом калия). Согласно литературным данным [3] смещение полос поглощения в низкочастотную область позволяют сделать вывод об образовании координации с борокислотным каркасом. Нами были сделаны ИК-спектры предполагаемого комплексного соединения диглициноборной кислоты, полученной двумя способами (рис.3, рис.4)

Рисунок 3 ИК-спектр комплексного соединения ДГБК без воздействия УЗ

Рисунок 4 ИК-спектр комплексного соединения ДГБК под действием УЗ

Характеристика индивидуальных пиков синтезированных соединений с использованием ультразвуковых воздействий и без действия ультразвука представлена в таблице 1.

Таблица 1

Значение пиков ИК- спектров

	H3BO3, см-1	CH2NH2COOH, см-1	Комплексное соединение без УЗ, см-1	Комплексное соединение с УЗ, см-1
OH-группа	32515	3101	3176	3113
СО-группа	–	15775	1500	1417 1440
B-N-связь	–	–	1033 1112 1195	1956
NH3+	–	–	1496 1595	1456 1417

Исследуя осадок, полученный при воздействии на систему ультразвуковых стоячих волн методом ИК-спектроскопии, можно обнаружить некоторое смещение полос. В частности согласно [3] смещение полос поглощения к меньшим частотам показывает на наличие деформационных колебаний. При одинаковой валентности комплексного катиона в сложном ионе смещение полос поглощения к меньшим частотам приводит к уменьшению валентной связи и изменению узлов между валентными связями. Анализ ИК-спектров комплексного соединения, полученного при воздействии ультразвуковых стоячих волн, позволяет сделать вывод о влиянии ультразвуковой волны на деформационные колебания валентных связей, которые проявляются в менее высокочастотной области и обладают меньшей интенсивностью в отличие от валентных колебаний. ИК-спектр соединения ДЦБГ, синтезированного ранее, [1] содержит полосу поглощения при 943 см^-1, характерную для валентных колебаний связи В-О в боркислородном тетраэдре. Полосы поглощения в области частот 1700–1730 см^-1 обусловлены валентными колебаниями С=О- связи в карбоксильной группе, связанной с атомом бора и свободной, соответственно. Полосы поглощения в области 2500–3000 см^-1 и 1360-1460 см^-1 отвечают валентным колебаниям связи О-Н в карбоксильной группе и деформационным колебаниям связи С-Н, соответственно. Валентные колебания связи С-О обусловливают появление максимумов при 1065 и 1083 см^-1. Полосы поглощения при 1330 и 1648 см^-1 относятся к валентным колебаниям связей С-N и С=N в структурном фрагменте гуанидина СН_6N3⁺, соответственно. Полоса при 1584 см^-1 принадлежит деформационным колебаниям связи N-H, а в области частот 3200 – 3414 см^-1 - к валентным колебаниям связи N-H в СН_6N3⁺. Анализируя и сравнивая ИК-спектры комплексных соединений ДЦБГ и ДГБК, можно сделать вывод, что полученное нами новое соединение – диглициноборная кислота так же является комплексным соединением, как и дицитратоборат гуанидиния.

Электропроводность водных растворов определяли с помощью кондуктометра К1-4 УПК УПИ при рабочей частоте 1 кГц. Для проведения исследования мы готовили растворы диглициноборной кислоты с концентрациями 0,1000; 0,0500; 0,0250; 0,0125 и 0,0060 моль/л, одну пробу подвергали воздействию ультразвуковыми колебаниями в режиме стоячей волны, а вторую – нет. Измеряли сопротивление приготовленных образцов и высчитывали электропроводность согласно методике [2]. Полученные данные показаны в таблице 2.

Таблица 2

Значения сопротивления и электропроводности от концентрации раствора ДГБК без ультразвукового воздействия и с ультразвуковым воздействием

№	1	2	3	4	5
C, моль/л	0,1000	0,0500	0,0250	0,0125	0,0060
R, Ом	30000	41000	53000	52000	52000
æ,Ом-1см-1	0,00163	0,00120	0,00092	0,00094	0,00094
Ʌ, Ом-1см2моль-1	16,3	24,0	36,8	75,2	156,7
с ультразвуковым воздействием
№	1	2	3	4	5
C, моль/л	0,1000	0,0500	0,0250	0,0125	0,0060
R, Ом	30000	40000	50000	60000	70000
æ,Ом-1см-1	0,00163	0,00122	0,00098	0,00081	0,00070
Ʌ, Ом-1см2моль-1	16,3	24,4	39,2	64,8	116,7

По данным, представленным в таблице, строили графики зависимости молярной электропроводности от концентрации (рис 5). Начальный период диссоциации комплексного соединения проходит по типу сильного электролита, что подтверждается значительным усилением электропроводности. Дальнейшая диссоциация проходит по типу слабого электролита, что соответствует распаду внутренней сферы ДГБК на ионы.

Рисунок 5 Зависимость электропроводности раствора ДГБК от молярной концентрации: 1 – без ультразвукового воздействия на систему, 2 – после ультразвукового воздействия на систему

Диссоциация ДГБК, полученной при воздействии ультразвуковых колебаний протекает значительно слабее, что позволяет сделать предварительные выводы о влиянии ультразвука на прочность внутренней сферы комплексного иона. Кондуктометрические исследования нового комплексного соединения ДГБК сравнивали с электропроводностью водного раствора ДЦБГ. Согласно [4] изменение электропроводности в интервале концентраций 0,0005 – 0,0320 моль/л указывают, что соединений обладает проводимостью, характерной для слабых электролитов.

Таким образом, используя в качестве образца для сравнения ранее полученное и исследованное комплексное соединение ДЦБГ, можно сделать вывод о том, что полученное нами новое соединение ДГБК действительно является комплексным соединением, диссоциация которого проходит по типу слабого электролита. Использование ультразвуковых колебаний в режиме стоячей волны позволит увеличить выход продукта при синтезе, усиливает влияние деформационных колебаний валентных связей, что в свою очередь влияет на прочность внутренней сферы комплексного иона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  
   1.  
      1.  

         1. Бурнашова Н.Н., Хатькова А.Н., Тютрина С.В., Дабижа О.Н., Кузнецова Н.С. Дицитратоборат гуанидиния, проявляющий антимикробные свойства: патент № 2474584 РФ, МПК С07F 5/02 А61К 31/69. Патентообладатель ФГБОУ ВПО ЗабГУ.

         2. Гельфман М.И., Практикум по физической химии: учебн. пособ. – Из-во: Лань, 2004. – 256 с.

         3. Накамото К. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений: пер. с анг. – М.: Мир, 1991. – 536 с., ил.

         4. Тютрина С.В., Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н. Спектральная характеристика силикатов Забайкальского края и композитов на их основе, полученных при воздействии ультразвуковых колебаний // Фундаментальные исследования. Москва, 2012. № 9. С. 460-464.

Код для цитирования: Скопировать