Дослідження основних закономірностей фазоутворення в індукованих міцелярно-екстракційних системах неіонних поверхнево-активних речовин при температурі помутніння та міжфазового розподілу ненаркотичних анальгетиків кислотної та основної природи.
Такі добавки знижують температуру помутніння, змінюють характеристики системи у цілому та ліофільні властивості приймаючої міцелярної фази. Низька температура фазоутворення розчинів неіонних ПАР у присутності індукуючих добавок створює передумови для ефективного концентрування субстратів з біопроб (кров, сеча, слина). Поєднання особливостей та потенційних можливостей індукованої міцелярної екстракції обумовлює вибір нестероїдних анальгетиків як найбільш цікавих та важливих обєктів аналізу, а їх визначення у лабільних біопробах перспективною задачею, що потребує розробки нових ефективних методик концентрування. u оцінити можливість індукованого міцелярно-екстракційного концентрування комплексів іонів металів з органічними реагентами та індукуючими добавками; Встановлено способи регулювання параметрів фазового розшарування та ліофільних властивостей індукованих міцелярних фаз, що формуються з водних розчинів неіонних ПАР;Третій розділ присвячено дослідженню закономірностей фазоутворення у міцелярно-екстракційних системах неіонних ПАР ОП-7 та ОП-10 у присутності модифікуючих добавок, впливу концентраційних умов та кислотності на параметри фазоутворення і ліофільні властивості утворюваних у присутності фенолу міцелярних фаз. Збільшення вмісту неіонної ПАР у системі нівелює вплив гідротропної добавки фенолу і параметри фазоутворення повертаються до показників чистих розчинів НПАР. Схематично утворення фенол-індукованої міцелярної фази можна передати рівновагою: НПАР(>Ом·(Н2О)n) z·PHOH - НПАР(>Ом·HOPHZ)·(H2O)n-zv z·H2O,(І) де І - частково дегідратований адукт НПАР та фенолу у міцелярної фазі. Показано, що вміст води у міцелярних фазах, що формуються з індивідуальних розчинів НПАР перевищує 99%; це підтверджує суттєвий вплив вмісту води у фазі на її властивості. Встановлено, що із зміною вмісту НПАР та фенолу параметри міжфазового розподілу добавки у міцелярно-екстракційній системі також змінюються, що пояснюється у роботі значним впливом хімічних взаємодій, з яких водневі звязки та гідрофобні взаємодії вбачаються найбільш важливими.Встановлено способи регулювання параметрів фазового розшарування та ліофільних властивостей низькотемпературних індукованих міцелярних фаз, що формуються з водних розчинів неіонної ПАР ОП-10. Проведено кореляції параметрів індукованого фазового розшарування з природою молекули НПАР та ліофільними властивостями утворюваних міцелярних фаз; запропоновано методику оцінки ступеню оксиетилювання неіонних ПАР різної природи. Встановлено фізико-хімічні параметри молекул добавок (гідрофобність, структура, природа функціональної групи), що впливають на ефективність їх індукуючої дії у розчинах НПАР. Показано відповідність основних факторів впливу на температуру помутніння розчинів НПАР та на міжфазовий розподіл субстратів у міцелярно-екстракційних системах. Встановлено закономірності сумісного впливу протолітичних характеристик індукуючих добавок та ненаркотичних анальгетиків на параметри фазового розшарування та міжфазового розподілу у міцелярно-екстракційних системах НПАР.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Встановлено способи регулювання параметрів фазового розшарування та ліофільних властивостей низькотемпературних індукованих міцелярних фаз, що формуються з водних розчинів неіонної ПАР ОП-10. Запропоновано механізм індукуючої дії фенолу на фазоутворення у розчинах НПАР. Проведено кореляції параметрів індукованого фазового розшарування з природою молекули НПАР та ліофільними властивостями утворюваних міцелярних фаз; запропоновано методику оцінки ступеню оксиетилювання неіонних ПАР різної природи.
2. Встановлено фізико-хімічні параметри молекул добавок (гідрофобність, структура, природа функціональної групи), що впливають на ефективність їх індукуючої дії у розчинах НПАР. Показано максимальну ефективність індукуючої дії молекулярних форм добавок кислотної природи. Запропоновано кореляційну модель для прогнозування ефективності індукуючої дії модифікаторів. Показано відповідність основних факторів впливу на температуру помутніння розчинів НПАР та на міжфазовий розподіл субстратів у міцелярно-екстракційних системах. Запропоновано оптимальні індукуючі добавки та раціональні умови їх використання.
3. Встановлено зміну вільної енергії пересольватації аліфатичних карбонових кислот при індукованій міцелярній екстракції: зменшення енергії пересольватації метиленової групи при збільшенні відповідного параметру для гідрофільної карбоксильної групи. Показана можливість цілеспрямованого регулювання ліофільних властивостей міцелярних фаз.
4. Встановлено закономірності сумісного впливу протолітичних характеристик індукуючих добавок та ненаркотичних анальгетиків на параметри фазового розшарування та міжфазового розподілу у міцелярно-екстракційних системах НПАР.
5. Показано вплив гідрофобності та структури молекул ненаркотичних анальгетиків на параметри фазового розшарування та міжфазового розподілу в індукованих міцелярно-екстракційних системах. Запропоновано кореляційну модель для прогнозування ефективності індукованого міцелярно-екстракційного концентрування ненаркотичних анальгетиків. Встановлено сумісний вплив структури та гідрофобності молекул на ефективність міцелярної екстракції анальгетиків. Виявлені кореляції «параметри розподілу - структура молекул субстратів» підтверджують високу організованість приймаючої міцелярної фази та являють важливу особливість міцелярної екстракції.
6. Встановлено «двостороннє» виконання принципу гідрофобної відповідності при індукованому міцелярно-екстракційному концентруванні ненаркотичних анальгетиків. Так при дії гідрофілізуючих добавок ефективність міцелярної екстракції гідрофільних субстратів зростає, а при дії гідрофобізуючих - зменшується. З іншого боку, на прикладі гептанол-індукованої міцелярно-екстракційної системи показано максимальне вилучення субстратів при відповідності ліофільних властивостей препаратів та міцелярної фази.
7. Запропоновано умови індукованого міцелярно-екстракційного концентрування ряду нестероїдних анальгетиків різної природи. Розроблено методики ВЕРХ визначення індометацину, мефенамової кислоти та напроксену з попереднім міцелярно-екстракційним концентруванням в індуковані бензойною та саліциловою кислотами фази Triton Х-100. Запропоновані умови випробувані при визначені добавок фармпрепаратів у сечі. За метрологічними показниками запропоновані методики відповідають вмісту препаратів у реальних обєктах.
Основні результати роботи викладено у статтях та тезах доповідей
1. Беширова О. Кислотно-індукована міцелярна екстракція як новий високоефективний метод концентрування мікродомішок / О. Беширова, В.Дорощук, С.Куліченко // Вісник Київ. ун-ту. Хімія. - 2006. - Вип. 43. - С 40-44. (Особистий внесок: виявлення основних чинників утворення нової індукованої фази неіонної поверхнево-активної речовини, обговорення результатів, написання статті).
2. Куличенко С. А. Фазообразование в растворах полиоксиэтилированных неионных пав в присутствии фенола / С. А. Куличенко, В. А. Дорощук, О. И. Федорчук // Известия ВУЗОВ. Химия и химическая технология. - 2007. - Вып. 11. - Т. 50. -С 99-104. (Особистий внесок: дослідження впливу добавок фенолу на температуру помутніння розчинів неіонних поверхнево-активних речовин різного типу, обговорення результатів, написання статті).
3. Федорчук О. Вплив модифікуючих добавок на фазоутворення у розчинах неіонної ПАР ОП-7 при температурі помутніння / О. Федорчук, В. Дорощук, С. Куліченко // Вісник Київ. ун-ту. Хімія. - 2007. - Вип. 45. - С 44-45. (Особистий внесок: дослідження закономірностей фазоутворення у розчинах неіонної ПАР ОП-7 в присутності хлориду натрію, аніонної ПАР та фенолу, обговорення результатів, написання статті).
4. Куличенко С. А. Лиофильные свойства фенол-индуцированных мицеллярных фаз неионного ПАВ ОП-10 / С. А. Куличенко, В. А. Дорощук, О. И. Федорчук // Укр. хим. журн. - 2008. -№2. -C 111-116. (Особистий внесок: дослідження впливу фенолу на зміну ліофільних властивостей індукованої міцелярної фази, обговорення результатів, написання статті).
5. Куличенко С.А. Влияние природы, структуры и гидрофобности індукуючих добавок на температуру помутнения водных растворов неионного ПАВ Triton Х-100 / С. А. Куличенко, О. И. Федорчук, В. А. Дорощук // Доповіді національної академії наук України. - 2008. - №8 - С. 131-138. (Особистий внесок: дослідження впливу модифікуючих добавок різної природи на температуру помутніння неіонної ПАР Triton Х-100, обговорення результатів, написання статті).
6. Беширова О. И. Концентрирование микропримесей из водных растворов формирующимися при охлаждении фазами ПАВ / Беширова О. И. : зб. текстів виступів на VI Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів аспірантів [“Сучасні проблеми хімії”], (Київ, 17-18 трав. 2005 р.) / Київський нац. ун-т ім. Т. Шевченка, 2005. - 149 с.
7. Beshirova O. I. Concentrating of the micro-admixtures from aqua solutions of the nonionic surfactants by cooling / Beshirova O. I., Kulichenko S. A. : Book of abstract International conf. [“Analytical Chemistry and Chemical Analysis (AC&CA-05)”]. -Kyiv (Ukraine). -2005. -Р.263.
8. Максимчук І. П. Низькотемпературні міцелярні фази в системі неіонна поверхнево-активна речовина - фенол для концентрування мікродомішок / Максимчук І. П., Беширова О. І. : зб. текстів виступів на 72-й науковій конференції молодих вчених, аспірантів і студентів. -Київ (Україна). -2006. -С.85.
9. Беширова О. И. Влияние фенола на гидратацию низкотемпературных фаз ПАВ в мицеллярно-экстракционных системах / Беширова О. И. : зб. текстів виступів на VII Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів [“Сучасні проблеми хімії”], (Київ, 17-18 трав. 2006 р.) / Київський нац. ун-т ім. Т. Шевченка, 2006. - 227 с.
10. Беширова О. И. Фенол-индуцированное фазовое расслоение в растворах неионных поверхностно-активных веществ / Беширова О. И., Куличенко С. А. : материалы Международной научной конференции [«Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий»]. - Томск (Росія). -2006. -Т.2. - С31-32.
11. Федорчук О. І. Ліофільні властивості фенол-індукованих міцелярних фаз на основі неіоних ПАР та їх застосування в практиці аналізу / Федорчук О. І. : зб. текстів виступів на VIII Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів [“Сучасні проблеми хімії”], (Київ, 17-18 трав. 2007 р.) / Київський нац. ун-т ім. Т. Шевченка, 2007. - 177 с.
12. Fedorchuk O. I. Phenol-induced micellar phases for preconcentration of the metal ions / Fedorchuk O. I., Kulichenko S. A. : Proceeding 10th Analytical Russian-German-Ukrainian Symposium (ARGUS’2007 - Nano-analytics). -Саратов (Росія). -2007. - Р.92-95.
13. Fedorchuk O. I. A new method of determination of oxyethylation degree of nonionic surfactant / Fedorchuk O. I., Doroschuk V. O., Kulichenko S. A. : book of abstr. of 4th International Chemistry Conference Toulouse-Kiev. -Тулуза (Франція). -2007. -Р.2.
14. Fedorchuk O. I. The phase behavior of the polyoxyethylated nonionic surfactants in the presence of phenol / Fedorchuk O. I., Doroschuk V. O., Kulichenko S. A. : book of abstr. of International conference [“Modern physical chemistry for advanced materials”] (MPC’07). -Харків (Україна). -2007. -Р.201-202.
15. Куличенко С. А. Концентрирование гидролизующихся катионов металлов фенол-индуцированными мицеллярными фазами неионных ПАВ / Куличенко С. А., Федорчук О. И. : тезисы докладов VIII Всерос. научно-практической конф. студ. и асп. [«Химия и химическая технология в ХХІ веке»]. -Томск (Россия). -2007. -С. 241.
16. Федорчук О. И. Влияние природы индуцирующих добавок на температуру помутнения водных растворов неионного ПАВ Triton X-100 / Федорчук О. И. : зб. текстів виступів на ІХ Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів [“Сучасні проблеми хімії”], (Київ, 16-17 трав. 2008 р.) / Київський нац. ун-т ім. Т. Шевченка, 2008. - 190 с.
17. Федорчук О. И. Лиофильные свойства индуцированных мицеллярных фаз неионного ПАВ Triton Х-100 / Федорчук О. И. : зб. текстів виступів на VI Всеукраїнській конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. -Харків (Україна). -2008. -Р.42.
анотація
Федорчук О.І. Індуковані міцелярно-екстракційні системи на основі неіонних ПАР для концентрування нестероїдних анальгетиків. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.02 - аналітична хімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2009.
Дисертація присвячена дослідженню закономірностей фазоутворення в індукованих міцелярно-екстракційних системах неіонних ПАР при температурі помутніння та міжфазового розподілу ненаркотичних анальгетиків кислотної та основної природи. Встановлено вплив індукуючих добавок різної природи на температуру фазоутворення в системі та ліофільні властивості утворюваної міцелярної фази. Проведено кореляції між температурою помутніння та ліофільними властивостями індукованої міцелярної фази. Запропоновано методику визначення ступеня оксиетилюваня неіонних ПАР різного типу. На прикладі фенолу показано хімізм індукуючої дії добавок. Вивчено вплив основних параметрів молекул добавок на температуру помутніння. Проведено кореляції зміни температури помутніння та фізико-хімічних параметрів молекул модифікаторів.
Встановлено закономірності індукованої міцелярної екстракції нестероїдних ненаркотичних анальгетиків різної природи і гідрофобності. Показано вплив концентраційних умов та кислотності середовища на ефективність міжфазового розподілу анальгетиків. Розроблено рекомендації щодо вибору добавок та умов міцелярної екстракції фармацевтичних субстратів. На основі отриманих даних розроблено методики ВЕРХ визначення напроксену, мефенамової кислоти та індометацину у сечі з попереднім індукованим міцелярно-екстракційним концентруванням.
Федорчук О.И. Индуцированные мицеллярно-экстракционные системы на основе неионных ПАВ для концентрирования нестероидных анальгетиков. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.02 - аналитическая химия. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2009.
Диссертация посвящена исследованию закономерностей фазообразования в индуцированных мицеллярно-экстракционных системах неионных ПАВ при температуре помутнения и межфазового распределения ненаркотических анальгетиков. Установлено влияние модифицирующих добавок различной природы на температуру фазообразования в системе и лиофильные свойства образующихся мицеллярных фаз. Проведены корреляции между температурой помутнения и лиофильными свойствами индуцированной мицеллярной фазы. Предложена методика определения степени оксиэтилирования неионных ПАВ различного типа. На примере фенола предложен химизм индуцирующего действия добавок. Проведены корреляции изменения температуры помутнения и физико-химических параметров молекул модификаторов. Установлены основные параметры молекул, влияющие на температуру фазообразования в растворах неионного ПАВ Triton Х-100. Предложена корреляция, позволяющая прогнозировать эффективность индуцирующего действия добавок разной природы. Рассчитаны энергии пересольватации молекулярных фрагментов алифатических карбоновых кислот при мицеллярной экстракции в присутствии салициловой кислоты.
Установлены закономерности индуцированной мицеллярной экстракции нестероидных ненаркотических анальгетиков разной природы и гидрофобности. Показано, что максимальная степень извлечения наблюдается при РН существовании молекулярных форм фармацевтических препаратов и индуцирующей добавки. Предложенные корреляции, связывающие параметры межфазового распределения анальгетиков с их строением и гидрофобностью, позволяют прогнозировать эффективность мицеллярной экстракции фармпрепаратов. Показано выполнение принципа гидрофобного соответствия, заключающегося в усилении мицеллярно-экстракционного извлечения при соответствии лиофильных свойств «субстрат - принимающая мицеллярная фаза НПАВ». Разработаны гибридные методики ВЭЖХ определения мефенамовой кислоты и индометацина в моче с предварительным индуцированным мицеллярно-экстракционным концентрированием в присутствии салициловой кислоты. Разработана гибридная методика ВЭЖХ определения напроксена в моче с предварительным индуцированным мицеллярно-экстракционным концентрированием в присутствии бензойной кислоты.
Fedorchuk O.I. Induced micellar-extraction systems of nonionic surfactants for non steroidal anti-inflammatory drugs preconcentrating. - The manuscript.
Thesis for a candidate degree in speciality 02.00.02 - analytical chemistry. - Kyiv National Taras Shevchenko University, Kyiv, 2009.
The thesis is devoted to the investigation of regularities of the phase formation in the induced micellar-extraction systems of nonionic surfactants and the interphase distribution of the non steroidal anti-inflammatory drugs. The influence of modifying additions on the cloud point temperature and the lyophilic properties of the surfactant-rich phases were studied. The correlations between the cloud point temperature and lyophilic properties of induced micellar phases were found. The procedure for determination of the oxyethylation degree of nonionic surfactants was suggested. The mechanism of the inducing effect of the additions was also suggested. The influence of the main parameters of the additions on the cloud point temperature was studied. The correlation for the prediction of the inducing properties of the additions was proposed.
The regularities of extraction of the non steroidal anti-inflammatory drugs into induced micellar phases were investigated. The influence of the concentration conditions and substrate form on the phase separation in the nonionic surfactant systems at the presence of inducing additives was estimated. The most effective additives for increase the efficiency of the induced micellar extraction were suggested. The optimal conditions for the effective micellar extraction of various pharmaceuticals were recommended. The increase of the cloud point extraction efficiency at the hydrophobic correspondence between the substrate and the surfactant-rich phase for non steroidal anti-inflammatory drugs was shown. On the basis of data obtained the procedures for HPLC determination of naproxen, mefenamic acid and indomethacin with the micellar-extraction preconcentrating from urine were elaborated.
