Диссертация (1091972), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Такие системы успешно зарекомендовали себя при извлечении ионов металлов [2, 18, 53], поэтому целесообразноприменить их для извлечения и концентрирования БАВ. Кроме того, сочетание таких экстракционных систем с последующим спектрофотометрическиманализом водной фазы позволяет создать быстрый и удобный в примененииметодом определения БАВ, имеющих свои максимумы светопоглощения.Создание новых экстракционных систем на основе водорастворимыхполимеров для извлечения БАВ активно развиваются учеными из воронежских высших учебных заведений.351.3.1 Экстракционные системы на основе водорастворимых полимеров для экстракционного извлечения α-амминокислотПоли-N-винилпирролидон широко известен своей склонностью к комплексообразованию в водных растворах с различными типами молекул и ионов [2].
В работе [111] рассмотрено взаимодействие молекул ПВП с валиноми фенилаланином в водном растворе. Методами УФ- и ИК-спектроскопииподтверждено комплексообразование между полимером и аминокислотами.Установлено, что в растворе образуется водородная связь между атомом азота ПВП и водородом аминогруппы фенилаланина (рис.3).CH3CHH3C+NO(OH2)mOO(OH2)nO+NCHHHCH+O+NCH3CHH3CNOHHnHHnРис.3.
Схема взаимодействия элементарного звена ПВП и молекулы валинаРасчет состава комплексов, проведенный методом молярных соотношений, показало бразование ассоциатов составом 1:180 для ПВП с молекулярной массой 10×103 для фенилаланина и 1:200 для ПВП-валин. Установлено, что наиболее устойчивые комплексы образуются в случае наибольшегосдвига максимумов светопоглощения водного раствора смеси полимера иаминокислоты при ее концентрации равной 0.2×10-2 моль/л.Исследования в данном направлении были продолжены, и на основеводорастворимых полимеров были предложены двухфазные водно-солевыесистемы для извлечения аминокислот.
Эффективность таких экстракционныхсистем обычно характеризуется коэффициентом распределения извлекаемоговещества D, представляющий собой отношение концентраций извлекаемоговещества в полимерной и водной фазах, и степенью его извлечения R. На них36значительное влияние оказывают высаливатель, рН среды, температура, природа и величина молекулярной массы полимера, соотношение водной и органической фаз [110].Введение высаливателя в экстракционную систему способствует ускорению расслоения системы вода-комплекс сополимера с БАВ и повышениюустойчивости гетерогенной системы [112].
Так при применении поли-Nвинил-N-метилацетамида при извлечении из водных сред фениланина, тирозина и триптофана были применены легкорастворимые сульфит натрия исульфат аммония. Было установлено, что во всех случаях наиболее полноэкстракция протекает в присутствии сульфата аммония (табл. 10)Таблица 10Экстракцияароматическихаминокислотполи-N-винил-N-метилацетамидом [112]АминокислотаТриптофанФенилаланинТирозинрН2.105.889.052.155.919.022.075.638.92ВысаливательСульфат аммониярНDR, %0.5255.50.8873.40.6663.10.1325.30.049.710.560.1121.50.6663.60.7869.20.1325.3Сульфит натрияDR, %0.5654.20.0713.40.3139.2При извлечении гистидина [113-126], метионина [114-118] и пролина[119] гомо- и сополимерами N-виниламидов экстракция в присутствии сульфата аммония так же протекала более полно по сравнению с системами ссульфитом натрия. Это обуславливается более сильным высаливающим действием (NH4)2SO4, способствующему практически полному выделению комплекса полимера с аминокислотой в отдельную фазу [101].Благодаряналичиютермочувствительныхсвойствуполи-N-винилкапролактама [2], становится возможным создание его основе бессоле-37вых высокоэффективных экстракционных систем, быстрое расслоение которых достигается за счет нагревания раствора полимера с аминокислотой дотемпературы фазового разделения полимера [120].Величина рН оказывает сложное влияние на эффективность экстракционной системы (табл.
10). Это связано, прежде всего, с различными формамисуществования аминокислот [121] и полимеров [122] в растворах с различными значениями рН, и, как следствие, возникающих между молекуламивзаимодействий. При наличии разноименных зарядов на макромолекуле полимера и аминокислоты усиливается электростатическое взаимодействие,что приводит к повышению значений D и R экстракционных систем [118].Не менее важным фактором, оказывающим влияние на эффективностьэкстракционных систем, является природа полимера и его молекулярная масса.
Для экстракционного извлечения гистидина, метионина были предложены системы на основе ПВП, ПВК и поли-N-винилимидазола (ПВИ) с различными величинами молекулярной массы [113-118]. В ходе их изучения былоустановлено, что во всех случаях эффективность экстракционной системыуменьшается с увеличением молекулярной массы полимера, а экстракционная способность полимеров убывает в ряду ПВИ > ПВК > ПВП (табл. 11).Таблица 11Экстракция гистидина и метионина системами на основе поли-Nвинилпирролидона, поли-N-винилкапролактама и поли-N-винилимидазола[113-118].ГистидинПВПM10-3101852101852Соотношениеводной и органическойфаз10:110:2Высаливатели(NH4)2SO4Na2SO3DR, %DR, %34.217.15.443.019.27.462.439.517.771.655.728.618.08.12.421.311.42.751.132.211.562.650.529.338101852101852101852101852ПВКM10-3121850121850121850121850121850121850ПВИM10-31410:410:110:210:4Соотношениеводной и органическойфаз10:110:210:410:110:210:4Соотношениеводной и органическойфаз10:191.091.139.085.127.475.313.367.312.458.34.640.6Метионин13.433.56.126.110.027.44.721.42.910.01.58.010.242.05.734.26.933.14.428.62.515.01.411.29.551.25.042.47.445.24.137.42.421.31.417.3ГистидинВысаливатели(NH4)2SO4Na2SO3DR, %DR, %79.382.730.371.352.475.419.462.429.863.110.146.693.691.936.681.873.487.428.876.337.179.313.060.9105.094.157.089.091.791.443.285.141.182.718.672.1Метионин52.175.120.262.040.070.117.158.123.857.310.543.158.784.521.671.344.480.718.768.427.271.112.358.760.487.422.776.847.584.619.173.629.576.313.364.6ГистидинВысаливатели(NH4)2SO4Na2SO3DR, %DR, %74.187.165.483.239417614417614417614417614417614417610:210:410:110:210:4Экстракционные69.584.664.081.091.893.976.587.473.885.2107.996.399.593.986.388.2Метионин62.179.252.869.940.061.576.487.069.582.460.675.798.293.585.988.177.681.2системынаоснове58.855.176.468.564.291.081.776.379.477.986.881.578.089.686.883.651.140.331.464.854.645.781.369.558.971.262.455.478.071.365.986.475.169.6сополимеровN-винилкапролактама позволяют добиться практически полного извлеченияаминокислот из водных сред при однократном экстрагировании [123-124].Так, количественные характеристики экстракционной системы для извлечения гистидина, содержащей сополимер ВК с N-винилформамидом и высаливатель сульфат аммония при соотношении фаз 5:2, достигают значений D103.6; а R – 97.1 % [123].
При экстракционном извлечении пролина сополимером N-винилкапролама с N-винилимидазолом так же в присутствии сульфата аммония удается достичь степени извлечения 97.7% [124].На эффективность экстракционной системы так же оказывает влияниесоотношение водной и полимерной фазы.
Как показано в [113-118], наибольшие значения коэффициентов распределения D и степеней извлечения Rудается достичь при соотношении фаз 10:4.Температура так же может оказывать влияние на эффективность экстракционных систем. Для определения ее влияния на количественные характеристики экстракции проведено извлечения метионина из водно-солевой40системы в присутствии сульфата аммония при 10, 20 и 30°С [118]. Установлено, что температура не оказывает значительного влияния на экстракционные характеристики, но с ее увеличением наблюдается незначительноеуменьшение значений коэффициента распределения и степени извлечения(табл.
12). Это объясняется тем, что с повышением температуры происходитразрушение ассоциатов между макромолекулами полимера и молекуламиаминокислоты, образующимися в процессе экстракции [118].Таблица 12Экстракция метионина при различных температурах (высаливатель –сульфат аммония, соотношение фаз – 10:4) [118]Полимер (M )ПВП (10 103)ПВК (12 103)Т, °С102030102030D10.29.58.761.760.458.4R, %53.451.248.989.187.484.6Экстракционные системы на основе водорастворимых полимеров позволяютне только успешно извлекать аминокислоты, но и разделять их. Для разделения бинарных смесей гистидина, метионина и пролина применены гомо- исополимерыN-винилкапролактама,N-винилпирролидона,N-винилимидазола, N-винилформамида, 1-винил-1,2,4-триазола, акриламидаразличных молекулярных масс и составов сополимеров [125-126].Разделение аминокислот с последующим их спектрофотометрическимопределением возможно только при разрешении максимумов светопоглощения λmax аминокислот, поэтому для анализа были выбраны пары гистидин(His) (λmax = 211 нм) и пролин (Pro) (λmax = 450нм), метионин (Met) (λmax = 209нм) и пролин (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
