Синтез, сорбционные и металлохромные свойства кремнийорганических производных 1-ацетилгуанидина

Елизавета Николаевна Оборина, Арайлым Муратовна Налибаева, Виктория Германовна Федосеева, Игорь Алексеевич Ушаков, Игорь Борисович Розенцвейг, Cергей Николаевич Адамович

Аннотация


Повышенный интерес к карбофункциональным кремнийорганическим мономерам (силанам) и полимерам (cилсесквиоксанам) связан с тем, что эти соединения являются перспективными реагентами и строительными блоками, материалами для микроэлектроники, сельского хозяйства и медицины, комплексонами, катализаторами, а также эффективными сорбентами. Так, функциональные полиcилсесквиоксаны по сорбционным свойствам превосходят минеральные и органические сорбенты. При этом они обладают высочайшей химической и термической стабильностью. Наряду с сорбционной активностью, карбофункциональные Si-органические соединения как мономерного, так и полимерного строения могут обладать металлохромными свойствами. Всё это открывает путь к масштабной разработке аналитических систем для создания новых комплексных тест-методов определения, концентрирования и выделения металлов из растворов. В данной работе реакцией конденсации 1-ацетилгуанидина и 3-триэтоксисилил-пропиламина синтезирован функциональный мономер N-[3-(триэтоксисилил)пропил]ацетилгуанидин 1. Гидролитической поликонденсацией 1 получен поли-N-[3-силсесквиоксанил)пропил]ацетилгуанидин 2. Состав и строение соединений 1 и 2 подтверждено методами ИК- и 1Н ЯМР-спектроскопии, а также элементным анализом. Полимер 2 исследован в качестве сорбента ионов тяжелых Hg(II) и благородных металлов Ag(I), Au(III), Rh(II), Pd(II), Pt(IV) из растворов их солей в соляной или азотной кислоте. Для полимера 2 вычислены значения статических сорбционных емкостей (ССЕ). Последние зависят от природы металла и имеют величины от 78 мг/г (для платины) до 366 мг/г (для родия). Построены графики степени извлечения металлов в зависимости от времени сорбции и концентрации кислоты. Предложен механизм сорбции, который реализуется за счет хелатного взаимодействия катиона металла (М+) с амидными группами соединений 1 и 2. Взаимодействие мономера 1, в виде индикаторной бумаги, и полимера 2, в виде порошка, с солями исследованных металлов сопровождается интенсивным специфическим окрашиванием (металлохромизмом). Приведены таблицы цветности образцов после контакта с солями Ag(I), Au(III), Pd(II), Pt(IV), Rh(III), Hg(II).


Ключевые слова


1-ацетилгуанидин, 3-триэтоксисилилпропиламин, карбофункциональные кремнийорганические мономеры, полиорганилсилсесквиоксаны, металлы, сорбенты, металлохромизм

Полный текст:

PDF

Литература


Воронков, М.Г. Кремнийорганические ионообменные и комплексообразующие сорбенты / М.Г. Воронков, Н.Н. Власова, Ю.Н. Пожидаев // ЖПХ. – 1996. – Т. 69, № 5. – С. 705–718.

Voronkov, M.G. Organosilicon Ion-exchange and Complexing Adsorbents / M.G. Voronkov, N.N. Vlasova, Yu.N. Pozhidaev // Appl. Organomet. Chem. – 2000. – V. 14, № 6. – P. 287–303. DOI:10.1002/(SICI)1099-0739(200006)14:6<287::AID-AOC989>3.0.CO;2-Y

Влияние условий гидролитической поликонденсации метилтрихлорсилана на сорбцион-ные свойства образующихся кремнеполимеров / М.Г. Воронков, Ю.И. Муринов, Ю.Н. Пожидаев и др. // Высокомолекулярные соединения. Cерия A. – 2000. – Т. 42, № 7. – С. 1175–1182.

Zaggout, Farid R. Uptake of Divalent Metal Ions Cu2+, Zn2+, and Cd2+ by Polysiloxane Immobi-lized Diamine Ligand System / Farid R. Zaggout, Issa M. El-Nahhal, Nizam M. El-Ashgar // Anal. Lett. – 2001. – V. 34. – № 2. – P. 247–266. DOI: 10.1081 / AL-100001577.

Marciniec, B. Ruthenium Catalyzed Cross-Metathesis Versus Silylative Compling of Vinyl and Allyl Sulfides with Vinylsilanes / B. Marciniec, K. Dariusz, S. Krompiec // J. Mol. Catal. A: Chemical. – 2004. – V. 224, № 1–2. – P. 111–116. DOI: 10.1016/j.molcata.2004.07.026

Кремнийорганический сорбент с дитиокарбаматными группами / Ю.Н. Пожидаев, Е.Н. Оборина, Л.И. Белоусова и др. // ДАН. – 2004. Т. 399. – Вып. 6. – С. 788–790. DOI: 10.1007/s10631-005-0005-6.

Leniec, A. Organosilicon Sulfides as Co-initiators in Photoinduced Free Radical Polymerization / A. Leniec, B. Jedrzejewska, J. Paczkowski // Polym. Bull. – 2006. – V. 56. – P. 119–129. DOI: 10.1007/s00289-005-0477-z

Photochemical Synthesis of Ultrafine Organosilicon Particles from Trimethyl(2-propynyloxy)silane and Carbon Disulfide / H. Morita, R. Nozawa, Zd. Bastl, J. Subrt and et al. // Photochem. Photobiol. A: Chemistry. – 2006. – V. 179. – P. 142–149.

Copper-Doped Silica Materials Silanized with Bis-(TriethoxySilylPropyl)Tetra Sulfide for Mer-cury Vapor Capture / D.E. Mayer, N. Meeks, S. Sikdar, D.E Meyer and et al. //. Energy & Fuels. – 2008. – V. 22. – № 4. – P. 2290–2298. DOI: 10.1021/ef8001873.

Карбофункциональные кремнийорганические мономеры и полимеры: реагенты для тест-систем нового поколения / Н.Н. Власова, Е.Н. Оборина, О.Ю. Григорьева и др. // ДАН. – 2009. – Т. 429, вып. 2. – С. 196–200. DOI: 10.1134/S0012500809110044.

Improvement of Cytotoxicity of Titanocene-functionalized Mesoporous Materials by the Increase of the Titanium Content / G. N. Kaluderovic, D. Perez-Quintanilla, Z. Zizak and et al. // Dalton Trans. – 2010. – V. 39. – P. 2597–2608. DOI: 10.1039/b920051g.

Власова, Н.Н. Кремнийорганические производные дисульфида тиурама, проявляющие сорбционные и металлохромные свойства / Н.Н. Власова, Е.Н. Оборина, М.Г. Воронков // ДАН. – 2011. – Т. 439, вып. 2. – С. 1–4. DOI: 10.1134/S001250081107007X.

Gold Recovery from its Flotation Concentrate Using Acidic Thiourea Leaching and Organosilicon Polymer / A. Batnasan, B. Gunchin, N. Shirchinnamji, A. Narankhuu and et al. // Int. J. Soc. Mater. Eng. Res. – 2014. – V. 20, № 1. – P. 29–34. DOI: 10.5188/ijsmer.20.29.

Organosilicon Iion-exchange and Complexing Adsorbents / N.N. Vlasova, E.N. Oborina, O.Yu. Grigoryeva, M.G. Voronkov // Russ. Chem. Rev. – 2013. – V. 82. – P. 449–464. DOI: 10.1070/RC2013v082n05ABEH004301

Versatile Synthesis of Thiol- and Amine-Bifunctionalized Silica Nanoparticles Based on the Ouzo Effect / S.J. Chiu, S.Y. Wang, H.C. Chou, Y.L. Ying-Ling Liu // Langmuir. – 2014. – V. 30, № 26. – P. 7676–7686. DOI: 10.1021/la501571u

Vlasova, N.N. Carbofunctional Sulfur‐containing Organosilicon Compounds / N.N. Vlasova, M.S. Sorokin, E.N. Oborina // Appl. Organomet. Chem. – 2017. – V. 31, № 8. – P. е3668. DOI: 10.1002/aoc.3668.

Oborina, E.N. Increase in Selectivity of the Metallochromic Effect of Potential Test Systems Based on 3-(Triethoxysilyl)propylammonium Dithizonate / E.N. Oborina, S.N. Adamovich // Russ. Chem. Bull. – 2017. – V. 66. – P. 2290–2292. DOI: 10.1007/s11172-017-2016-0.

Adamovich, S.N. New Atranes and Similar Ionic Complexes. Synthesis, Structure, Properties / S.N. Adamovich // Appl. Organometal. Chem. – 2019. – e4940. DOI: 10.1002/aoc.4940.

Adamovich, S. N. Isoxazole Derivatives of Silatrane: Synthesis, Characterization, in Silico ADME Profile, Prediction of Potential Pharmacological Activity and Evaluation of Antimicrobial Action / S.N. Adamovich, E.V. Kondrashov, I.A. Ushakov, N.S. Shatokhina and et al. // Appl. Organomet. Chem. – 2020. – e5976. DOI: 10.1002/aoc.5976.

Золотов, Ю.А. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов. Применение в неорганическом анализе / Ю.А. Золотов, Г.И. Цизин, С.Г. Дмитриенко, Е.И. Моросанова. – М.: Наука, 2007. – 320 с.

Zeiner, M. Field-Tests Versus Laboratory Methods for Determining Metal Pollutants in Soil Ex-tracts / M. Zeiner, R. Pirkl, I. J. Cindrić // Soil. Sediment. Contaminat. – 2020. – V. 29, № 1. – P. 53–68. DOI: 10.1080/15320383.2019.1670136.

Coles, M.P. Bicyclic-guanidines, -Guanidinates and -Guanidinium Salts: Wide Ranging Appli-cations from a Simple Family of Molecules / M.P. Coles // Chem. Commun. – 2009. – P. 3659–3676. DOI: 10.1039/b901940e

Berlinck, R.G.A. The Chemistry and Biology of Organic Guanidine Derivatives / R.G.A. Berlinck, A.E.Trindade-Silva, M.F.C. Santos // Nat. Prod. Rep. – 2012. – V. 29. – P. 1382–1406. DOI: 10.1039/c2np20071f.

Pape, S. Iron Trichloride and Air Mediated Guanylation of Acylthioureas. An Ecological Route to Acylguanidines: Scope and Mechanistic Insights / S. Pape, P. Wessig, H. Brunner // J. Org. Chem. – 2016. – V. 81. – P. 4701−4712. DOI: 10.1021/acs.joc.6b00600.

Synthesis of Non-water Soluble Polymeric Guanidine Derivatives and Application in Preparation of Antimicrobial Regenerated Cellulose / C. Cao, K. Wu, W. Yuan, Y. Zhang // Fibers and Polymers. – 2017. – V. 18, № 6. – P. 1040–1047. DOI: 10.1007/s12221-017-6340-7.

Synthesis and Characterization of 2-(pyridin-2-yl)guanidine Derivatives and Their Metal Com-plexes as Potential Antibacterial Agents Using Phosphoryl Chloride / H. Pasdar, B.H. Saghavaz, R. Khadivi, M. Davallo // Int. J. Pharm. Sci. Res. – 2019. – V. 10(9). – P. 4304–4314. DOI: 10.13040/IJPSR.0975-8232.10(9).4304-14.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.