Исследование и применение координационных соединений цинка со стрептоцидом

Резюме

При увеличении pH растворов в исследуемой системе постепенно формируются различные по составу, устойчивости и областям доминирования координационные частицы.

Ключевые слова: цинк, стрептоцид, координационные соединения.

Согласно теории метода оксредметрии анализ зависимостей окислительного потенциала φ от pH позволяет определить приблизительную область существования координационных соединений цинка по шкале рН. Кроме того, по числу угловых коэффициентов можно определить общее число лигандов в комплексах. Эти зависимости могут дать качественную характеристику о влиянии температуры и ионной силы на реакции комплексообразования в растворах окислительно-восстановительных систем.

Актуальность. Для нормального развития живых организмов требуются микроколичества различных металлов, так называемых "металлов жизни". Помимо широко распространенных элементов как натрий, калий, магний, кальций и железо, к ним относятся так называемые микроэлементы: цинк, молибден, кобальт, марганец, медь, хром и некоторые другие. Все они находятся в организме в виде катионов, связанных в координационные соединения. В этих соединениях в качестве лигандов выступают не только обычные органические и неорганические вещества, но и аминокислоты и азотистые гетероциклы. Можно сказать, что способность образовывать прочные комплексы с металлами, как бы запрограммирована в самой структуре гетероциклических соединений.

Одной из важнейших проблем современной координационной химии является исследование реакций, сопровождающихся образованием не только моноядерных, но гомовалентных координационных соединений. Изучение этих процессов позволяет моделировать механизм биологического окисления в живых организмах, получить препараты, которые являются донорами микроэлементов и широко применяются в растениеводстве, ветеринарии и фармакологии.

Целью данной работы является синтез и исследование процессов образования моно-, поли - и гетероядерных, гомо - и гетеровалентных координационных соединений цинка со стрептоцидом, определение оптимальных условий выделения, определение их биологической активности и испытание полученных веществ в лабораторных условиях.

Методы исследования. Метод оксредметрии предусматривает измерение экспериментальных зависимостей окислительного потенциала,  от следующих концентрационных переменных: рН, рСL, pCоx, где: СL и Cоx – общие концентрации стрептоцида и ионов цинка, соответственно. Согласно теории метода оксредметрии анализ зависимостей окислительного потенциала φ от pH позволяет определить приблизительную область существования координационных соединений цинка по шкале рН. Кроме того, по числу угловых коэффициентов можно определить общее число лигандов в комплексах. Эти зависимости могут дать качественную характеристику о влиянии температуры и ионной силы на реакции комплексообразования в растворах окислительно-восстановительных систем. Когда состав образующихся координационных соединений будет установлен, кривые зависимости окислительного потенциала от рН можно использовать для расчета констант образования комплексов и построения их диаграмм распределения.

Результаты и их обсуждение. Экспериментальные зависимости -pH при ионной силе 0,1 и температуре 318К приведены на рис. 1. Из этой зависимости видно, что окислительный потенциал уменьшается в пределах pH 2,0÷4,2, что является первым условием наличия окислительно-восстановительного равновесия в изучаемой системе.

Из приведенного рисунка следует, что зависимость окислительного потенциала от рН состоит из нескольких прямолинейных участков, которые соответствуют условиям доминирования того или иного координационного соединения. На зависимостях -рН кривые проведены по экспериментально измеренным значениям окислительного потенциала, а точки рассчитаны с помощью теоретической окислительной функции. Прямолинейные участки проведены с целью нахождения угловых коэффициентов зависимостей окислительного потенциала от рН.

Согласно теории метода окислительного потенциала, частный дифференциал этой зависимости выражается уравнением:

На всех зависимостях -рН при всех концентрациях стрептоцида можно выделить формирование прямолинейных участков с угловыми коэффициентами, равными: 0, –υ/2, -υ, -3/2υ, -2υ, -3/2υ,. -υ/2, -3/2υ.

Сравнение экспериментально полученных угловых коэффициентов и теоретически рассчитанных согласно уравнению (1) позволяет определить предположительный состав комплексов. Например, если взять биядерный комплекс, то имеем следующее: [/pН] pСZn(II), pCStr = - υ/2[(x + y)/q] = - υ/2[(4 + 2)/2] = -3/2υ, т.е. x = 4, y = 2 и q = 2, следовательно, комплекс имеет следующий состав: Zn(II)2(HL)4(OH)22+.

При увеличении pH растворов в исследуемой системе постепенно формируются различные по составу, устойчивости и областям доминирования координационные частицы. Так, например комплексная частица [Zn(II)2(HL)4(OH)2]2+ формируется в интервале рН 2,6÷3,4, а максимальное ее содержание приходится на рН 3,0 и т.д.

Вывод. Таким образом, установлен приблизительный состав моноядерных координационных соединений, которые были определены из зависимостей -pH. Из результатов значения угловых коэффициентов зависимости -pH и состава комплексных частиц следует, что при выбранных нами условиях эксперимента при pH>4,2 протекает вторая ступень гидролиза цинка(II), где Zn(OH)2 выпадает в осадок. В исследованной системе координационных частиц, наибольшую область существования имеют соединения: [ZnHLOH]+ (2,2÷4,2), [Zn(HL)3]2+ (2,6÷4,2) и [Zn2(HL)4(OH)2]2+ (2,6÷3,4), с максимальным содержанием 54%, 40% и 21%, соответственно.

Литература

  1. Раджабов У.Р., Назарова Х.Д., Юсупов З.Н., Имомов Р.Б., Турдиев Ш.А. Координационные соединения, образующиеся в системе Fe(II)-Fe(III)-бензимидазол-вода. // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы болезней животных в современных условиях», посвящ. 60-летию ТаджНИВИ. – Душанбе, 2003. –С.145- 147.
  2. Раджабов У.Р., Назарова Х.Д., Юсупов З.Н., Имомов Р.Б. Комплексообразования железа (III) - железа (II) c бензимидазолом. // Координационные соединения и аспекты их применения. – Душанбе: Эр-Граф, 2002, выпук 4. – С.107-111.
  3. Юсупов З.Н. Применение оксредметрии и изучению гетеровалентного и гетероядерного комплексообразования.// Координационные соединения и аспекты их применения. –Душанбе: ТГНУ. 1999. -С.65.
  4. Якубов.Х.М. Применение оксредметрии к изучению комплексообразования. –Душанбе: Дониш, 1966. -121 с.
Год: 2021
Город: Шымкент
Категория: Медицина