Характеристика закономерностей термодинамических характеристик сольватации бензола, его монофункциональных производных. Исследование особенностей взаимодействия в водных и неводных растворах ароматических веществ в рамках теории Макмиллана-Майера.
Аннотация к работе
ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРОВ МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА, L-а-ГИСТИДИНА И L-а-ФЕНИЛАЛАНИНА Работа выполнена на кафедре неорганической химии Ивановского государственного химико-технологического университета Научный руководитель доктор химических наук, профессор Защита состоится 6 октября 2008 г. в 10 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.06 при Ивановском государственном химико-технологическом университете (153000, г. C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета (153000, г.Поскольку эти процессы осуществляются преимущественно в растворах, то понимание механизма взаимодействия растворенных веществ с растворителем чрезвычайно важно для подбора оптимальных условий для получения целевого продукта. В-третьих, поскольку бензол и его монофункциональные производные являются моделями боковых фрагментов пептидов и белков, то изучение особенностей их сольватации в растворах позволяет лучше понять поведение макромолекул в биосистемах на пути от простого к сложному. Цель работы состояла в установлении закономерностей термодинамических характеристик сольватации бензола, его монофункциональных производных, L-?-гистидина и L-?-фенилаланина в смесях воды с гидрофильной мочевиной (Мч) и преимущественно гидрофобным диметилформамидом (ДМФ), выявлении особенностей влияния природы растворенных веществ и растворителей, концентрации и температуры на термодинамические свойства растворов и параметры межчастичных взаимодействий. Показано, что сольватация веществ в смешанных растворителях усиливается в ряду С6Н6< С6Н5NO2< С6Н5NH2, причем в смесях воды с сильными Н-акцепторами сольватация ароматической аминогруппы определяется специфическим взаимодействием аминогруппа (кислота) - растворитель (основание). Результаты работы докладывались и обсуждались на: VII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам “Ломоносов 2000: молодежь и наука на рубеже XXI века”, Москва, 2000; Международной конференции “Кинетика и механизм кристаллизации”, Иваново, 2000; Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых “Молодая наука - XXI веку”, Иваново, ИВГУ, 2001; VIII Международной конференции “Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах”, Иваново, 2001; Международной студенческой конференции “Фундаментальные науки специалисту XXI века”, Иваново, 2002; Всероссийском научном симпозиуме по термохимии и калориметрии, Нижний Новгород, 2004; IX Международной конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах», Плес, 2004; III семинаре молодых ученых ИХР РАН, Иваново, 2004; XV Международной конференции по химической термодинамике в России, Москва, 2005; Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2005», Москва, 2005; XIII Симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул, Санкт-Петербург, 2006; XXIII Международной Чугаевской конференции по координационной химии, г.Далее обсуждены вопросы, касающиеся современных представлений о сольватации атомно-молекулярных частиц в растворах, рассмотрено строение молекул ароматических веществ и термодинамика их сольватации в индивидуальных и смешанных растворителях. Описываются результаты проверки работы калориметрической установки путем измерения энтальпии растворения 1-пропанола в воде. Проведено сравнение полученных в настоящей работе энтальпий растворения ароматических веществ в воде и ДМФ с имеющимися в литературе величинами, рассчитаны термодинамические характеристики растворов ароматических веществ в смесях воды с рядом органических неэлектролитов. Результаты расчетов показали, что в системе вода-ДМФ-NH2-группа заметно экзотермичнее взаимодействует с растворителем, чем-NO2-группа. Очевидно, что в смесях воды с сильными электронодонорами - ДМФ и ДМСО энтальпии сольватации аминогруппы преимущественно определяются специфическим взаимодействием с растворителем, в котором аминогруппа выступает в качестве Н-донора, а растворитель в качестве Н-акцептора.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Кустов, А.В. Сольватация анилина в смесях воды с N,N-диметилформамидом и ацетонитрилом / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, О.А. Антонова, В.П. Королев // Журн. общей химии, -ISSN Print: 0036-0244. - 2002. - T. 72. - N. 6. - C. 981- 987.
2. Kustov, A.V. Enthalpic pair-interaction coefficients of benzene, aniline and nitrobenzene with N,N-dimethylformamide and acetonitrile in water at 298.15 K / A.V. Kustov, O.A. Antonova, A.V. Bekeneva, V.P. Korolev // Thermochim. Acta, -ISSN Print: 0040-6031. - 2003. -V. 398. - N. 1-2. - P. 9-14.
3. Бекенева, А.В. Энтальпия растворения фенилаланина в воде / А.В. Бекенева, А.В. Кустов, В.П. Королев // Журн. физич. химии, -ISSN Print: 0036-0244. - 2004. - T. 78. - N. 11. - C. 1927-1930.
4. Бекенева, А.В. Термохимические характеристики растворения гистидина / А.В. Бекенева, А.В. Кустов // Журн. физич. химии, -ISSN Print: 0036-0244. - 2005. - T. 79. - N. 11. - C. 2094-2095.
5. Королев, В.П. Термодинамика взаимодействия L-?-фенилаланина с мочевиной и диметилформамидом в воде / В.П. Королев, А.В. Кустов, А.В. Бекенева // Журн. общей химии, -ISSN Print: 0044 - 460 X. - 2007. - Т. 77. - N. 7. - C. 1149-1154.
6. Кустов, А.В. Термодинамические и структурные аспекты взаимодействия L-гистидина с мочевиной и диметилформамидом в воде / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, В.П. Королев // Журн. общей химии, -ISSN Print: 0044 - 460 X. - 2008. - T. 78. - N. 1. - C. 106 - 110.
7. Кустов, А.В. Сольватация анилина в разбавленных водных растворах апротонных диполярных растворителей / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, О.А. Антонова, В.П. Королев // VII Межд. конф. асп. и студ. по фунд. наукам "Ломоносов 2000". Тез. докл., Москва, МГУ, 2000, - С. 240.
8. Кустов, А.В. Энтальпийные коэффициенты парных взаимодействий бензола и анилина в смесях воды с органическими растворителями / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, О.А. Антонова // Межд. научн. конф. "Кинетика и механизм кристаллизации". Тез. докл., Иваново, 2000, -С. 84.
9. Кустов, А.В. Состояние ароматических веществ и их функциональных групп в разбавленных водных и диметилформамидных растворах / А.В. Кустов, А.В. Бекенева // Межд. конф. студ. асп. и молодых ученых "Молодая наука - XXI веку", Иваново, ИВГУ, 2001, -С. 11.
10. Кустов, А.В. Энтальпии сольватации ароматических соединений и их функциональных групп в системах вода-диметилформамид и вода - ацетонитрил / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, О.А. Антонова, В.П. Королев // VIII Межд. конф. "Пробл. сольв. и комплексообр. в растворах", Тез. докл., Иваново, 2001, -C. 190.
11. Кустов, А.В. Энтальпийные и теплоемкостные параметры взаимодействия L-фенилаланина с диметилформамидом и мочевиной в воде / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, В.П. Королев // Всероссийский научный симпозиум по термохимии и калориметрии. Тез. докл., Нижний Новгород, 2004, - C. 175.
12. Кустов, А.В. Энтальпии сольватации ароматических веществ и их функциональных групп в смесях воды с диметилформамидом и ацетонитрилом / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, В.П. Королев // там же, - C. 176.
13. Bekeneva, A.V. Thermal properties of ternary systems of water-amide-aromatic solute / A.V. Bekeneva, A.V. Kustov, V.P. Korolev // IX Int. Conf. "The problems of solvation and complex formation in solutions". Abstr., Plyos, 2004, - P. 144.
14. Кустов, А.В. Термодинамические свойства и параметры межчастичных взаимодействий в растворах биологически активных веществ в физиологическом интервале температур / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, В.П. Королев // III семинар молодых ученых ИХР РАН, 2004, - C. 18.
15. Кустов, А.В. Термодинамические свойства и параметры межчастичных взаимодействий в системах вода-амид-биологически активное вещество / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, Н.Л. Смирнова, Д.В. Батов, Н.Г. Манин, В.П. Королев // XV Международная конференция по химической термодинамике в России. Тез. докл., Москва, 2005, - C. 19.
16. Кустов, А.В. Гидрофобные эффекты в растворах биологически активных веществ / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, А.Ф. Сыщенко, А.А. Емельянов, М.А. Крестьянинов, В.П. Королев // Межд. конф. студ., асп. и мол. ученых "Ломоносов 2005". Тез. докл., Москва, 2005, - C. 177.
17. Кустов, А.В. Гидрофобные и гидрофильные эффекты в системах вода-органический растворитель-аминокислота / А.В. Кустов, А.В. Бекенева, Н.Л. Смирнова, Д.В. Батов, Д.Д. Батов, Н.Г. Манин, В.П. Королев // XIII Симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул. Тез. докл., С-Петербург, 2006, - C. 114.
18. Бекенева, А.В. Взаимодействие аминокислот с денатураторами и стабилизаторами нативной структуры белков / А.В. Бекенева, А.В. Кустов, В.П. Королев // XXIII Межд. Чугаевская конф. по координац. химии. Тез. докл., Одесса, 2007, - C. 290.