Диссертация (1091972)
Текст из файла
На правах рукописиЛАВЛИНСКАЯ МАРИЯ СЕРГЕЕВНАСОПОЛИМЕРЫ N-ВИНИЛАМИДОВ И N-ВИНИЛАЗОЛОВ:СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕСпециальность: 02.00.06 − высокомолекулярные соединенияДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степени кандидата химических наукНаучный руководительдоктор химических наукдоцент Кузнецов В.А.Москва 20172ОГЛАВЛЕНИЕСписок используемых сокращений……………………………………….5Введение…………………………………………………………………….6Глава I. Литературный обзор1.1 Сополимеризация N-виниламидов и применение их сополимеров1.1.1 Сополимеризация алифатических N-виниламидов иприменение их сополимеров…………………………..……111.1.2 Сополимеризация циклических N-виниламидов иприменение их сополимеров………………………………..161.2 Сополимеризация циклических N-винилазолов и применениеих сополимеров……………………………………………………….271.3 Экстракционные системы на основе водорастворимыхполимеров для выделения аминокислот и витаминов…………..…341.3.1 Экстракционные системы на основе водорастворимыхполимеров для извлечения α-аминокислот……………......351.3.2 Экстракционные системы на основе водорастворимыхполимеров для извлечения витаминов……………………..43Глава II.
Экспериментальная часть2.1 Объекты исследования2.1.1 Мономеры для сополимеризации……………………...……492.1.2 Аминокислоты и витамин………………………………...…532.1.3 Растворители………………………………………………….542.1.4 Инициатор радикальной полимеризации…………………...542.1.5 Высаливатель…………………………………………………542.2 Сополимеризация и определение констант относительнойактивности мономеров……………………………………………………542.2.1 Получение несшитых сополимеров…………………………542.2.2 Получение сетчатых сополимеров……………………...…..552.2.3 Определение констант сополимеризации r1 и r2………...…552.3 Методы исследования………………………………………………...5632.3.1 УФ-спектроскопия…………………………………………...562.3.2 ИК-спектроскопия……………………………………………582.3.3 Вискозиметрия………………………………………………..582.3.4 Динамическое светорассеяние………………………………582.3.5 Определение температуры фазового разделения длясополимеров на основе N-винилкапролактама…………………..592.3.6 Газо-жидкостная хроматография……………………………592.3.7 Просвечивающая электронная микроскопия……………….602.3.8 Сканирующая электронная микроскопия………………......602.3.9 Рентгенофлуоресцентный анализ………………………...…602.3.10 Низкотемпературная сорбция азота…………………...…..612.4 Экстракция аминокислот и витамина В2…………………………….622.4.1 Жидкостная (ре)экстракция……………………………...….622.4.2 Твердофазная экстракция………………………………...….632.5 Определение констант устойчивости комплексасополимер-БАВ…………………………………………………………...632.6 Сорбция и десорбция аминокислот в динамических условиях…....642.7Определение полной сорбционной емкости сетчатыхсополимеров…………………………………………………………….…66Глава III.
Обсуждение результатов3.1 Синтез 1-винил-3,5-диметилпирпиразола…………………………...673.2 Синтез и свойства сополимеров………………………...………...….713.2.1 Сополимеры N-винилкапролактама с1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом………………...773.2.2 Сополимеры N-винилформамида с1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом………………...813.2.3 Сополимеры N-винилформамида с N-винилимидазолом....833.3 Взаимодействия сополимеров с БАВ в водныхрастворах…………………………………………………………………..833.3.1 Взаимодействие сополимеров на основе4N-винилкапролактама с БАВ…………………………………...…833.3.2 Взаимодействие сополимеров N-винилформамида с1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом с БАВ…...…883.3.3 Взаимодействие сополимеров N-винилформамида сN-винилимидазолом с БАВ в водных растворах………..……923.4 Экстракционные свойства несшитых сополимеров……………...…933.4.1 Экстракционные свойства N-винилкапролактама с1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом…………...933.4.2 Экстракционные свойства N-винилформамида с1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом…………...993.4.3 Экстракционные свойства N-винилформамида сN-винилимидазолом…………………………………………1033.5 Сорбционные свойства сетчатых сополимеров на основе1-винил-3,5-диметилпиразола………………………………………106Выводы…………………………………………………………………...122Литература……………………………………………………………….1235Список используемых сокращенийВК – N-винилкапролактамПВК – поли-N-винилкапролактамВФ – N-винилформамидПВФ – поли- N-винилформамидВДМП – 1-винил-3,5-диметилпиразолМДМП – 1-метакрилоил-3,5-диметилпиразолВИ – N-винилимидазолПВИ – поли-N-винилимидазолЭГДМА – этиленгликольдиметакрилатДМП – 3,5-диметилпиразолHis – гистидинTrp – триптофанThr – треонинRib – рибофлавинБАВ – биологически активное веществоАИБН (ДАК) – азодиизобутиронитрил (динитрил азо-бис-изомаслянойкислоты)ДСР – динамическое светорассеяниеПЭМ – просвечивающая электронная микроскопияСЭМ – сканирующая электронная микроскопияМВ – микроволновое излучениеСПЛ – сополимерФМ – функциональный мономерСА – сшивающий агент6ВведениеОбщая характеристика работыАктуальность работы.
Производство α-аминокислот и витаминов сопряжено с их выделением из водных сред. В настоящее время для этого применяются сорбционные и хроматографические методы, требующие дорогостоящего оборудования, специфических реактивов, а также длительного времени выделения. Решить проблему длительности позволяет использованиеклассических экстракционных систем, однако, использование таких системдля извлечения биологически активных веществ ограничено в виду их низкой извлекаемости, а также применения токсичных легковоспламеняющихсярастворителей.Полимеры на основе N-виниламидов, характеризующиеся высокойкомплексообразующей способностью и низкой токсичностью, находят новоеприменение, например, в выделении и концентрировании БАВ из водныхсред. Применение таких полимеров в экстракции α-аминокислот и витаминовпозволяет сделать процесс эффективным, быстрым, дешевым и экологическибезопасным. Для улучшения экстракционных свойств N-виниламидов целесообразно проводить их сополимеризацию с ненасыщенными производнымиазолов, так же характеризующихся высокой комплексообразующей способность к широкому спектру соединений за счет присутствия в цикле основного атома азота и -ненасыщенной электронной системы.
В связи с этим исследования, направленные на синтез полимеров N-виниламидов и исследование их комплексообразующих свойств с целью использования для экстракционного извлечения БАВ, являются актуальными.Цель работы: синтез сополимеров N-винилкапролактама (ВК) и Nвинилформамида (ВФ) с 1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом(В(М)ДМП), N-винилимидазолом (ВИ) и изучение распределения по составу,комплексообразующей способности к широкому спектру биологическиактивных веществ для использования их в качестве экстрагентов витаминов иα-аминокислот из водных сред.7В ходе выполнения работы решались следующие задачи:- создание экологически безопасного способа синтеза 1-винил-3,5диметилпиразола;- синтез сополимеров N-винилкапролактама и N-винилформамида сненасыщенными производными азолов разного состава, обладающих высокими комплексообразующими свойствам, для использования в качестве экстрагентов БАВ;- определение условий синтеза сетчатых сополимеров 1-винил-3,5диметилпиразола с этиленгликольдиметакрилатом, характеризующихся высокими сорбционными свойствами по отношению к биологически-активнымвеществам;- изучение взаимодействия между сополимерами и биологическиактивными веществами для выбора условий их использования в качествеэкстрагентов;- изучение (ре)экстракционных свойств водо(не)растворимых сополимеров на примере гистидина, триптофана, треонина и рибофлавина;-изучение сорбции гистидина и триптофана в динамических и статических условиях сетчатыми сополимерами.Научная новизна:1.Предложен нетрадиционный подход к синтезу 1-винил-3,5-диметилпиразоламетодомперевинилированиявинилацетатом3,5-диметилпиразола в присутствии ацетата ртути (II) и трифторуксусной кислоты как катализаторов под действием микроволнового излучения.
Синтезированный таким образом мономер не содержит остаточных количеств соединений ртути, что делает его перспективным при синтезе сополимеров, используемых в процессах выделения и концентрирования биологически активныхвеществ.2.Методом радикальной сополимеризации N-винилкапролактама иN-винилформамида с 1-винил(1-метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом и Nвинилимидазолом получен широкий спектр водорастворимых и нераствори-8мых в воде сополимеров, сочетающих комплексообразующие свойства амидных и азольных боковых заместителей.3.Систематическое исследование взаимодействия функциональныхгрупп сополимеров N-винилкапролактама и N-винилформамида и 1-винил(1метакрилоил)-3,5-диметилпиразолом, N-винилимидазолом с функциональными группами гистидина, триптофана, треонина и рибофлавина в водномрастворе позволило показать, что устойчивость и размер частиц образующихся композитов зависит от состава, строения, структуры мономерныхзвеньев и концентрации БАВ.4.Установлено, что синтезированные сополимеры представляютсобой эффективные экстрагенты для БАВ в условиях жидко- и твердофазнойэкстракции.
Установлено влияние состава и структуры сополимеров, рН итемпературы среды на количественные характеристики экстракции.5.Показано на примере гистидина и рибофлавина, что биолигандыпрактически полностью удаляются из композитов сополимер-БАВ методомреэкстракции.Практическая значимость работы. Синтезированы новые полимерные материалы, позволяющие эффективно извлекать α-аминокислоты и рибофлавин из водных сред.
С положительным эффектом опробованы в ООО«Центр трансфера технологий в области химии ВМС», г. Воронеж.Разработанаипредложенаметодикасорбционно-спектрофотометрического определения гистидина и триптофана.Положения, выносимые на защиту:- Новый способ получения 1-винил-3,5-диметилпиразола.- Данные о реакционной способности сомономеров, составе сополимеров, полученные в процессе изучения радикальной сополимеризации Nвинилкапролактама и N-винилформамида с 1-винил(1-метакрилоил)-3,5диметилпиразолом и N-винилимидазолом.- Данные по взаимодействию синтезированных сополимеров саминокислотами и рибофлавином в зависимости от их состава и строения.-9- Количественные характеристики процессов экстракции гистидина,триптофана, треонина и рибофлавина водо(не)растворимыми сополимерами.- Получение сетчатых сополимеров 1-винил-3,5-диметилпиразола сэтиленгликольдиметакрилатом и изучение их сорбционных характеристик.Теоретическая значимость работы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
