Введение к работе
Актуальность темы. Одной из актуальных задач современной коллоидной химии является управление организацией супрамолекулярньж наносаизовьж структур, имеющих большое прикладное значение. К таким объектам относятся комплексы включения типа "хозяин-гость" на основе макроциклических соединений (циклодекстрины, краун-эфиры и ка-ликсарены), образующиеся за счет Ван-дер-Ваальсовьж, гидрофобных и водородньж связей. Циклодекстрины (ЦЦ) обладают ярко выраженными комплексообразующими свойствами и способны связывать широкий ряд молекул гостей - как небольших по размеру (инертные газы, катионы металлов и т.д.), так и сложньж объемньж молекул различньж органических и неорганических соединений, полимеров и поверхностно-активных веществ (ПАВ).
В результате комплексообразования с ЦЦ существенно изменяются физико-химические свойства и реакционная способность молекул гостей. В связи с этим в последнее время ЦЦ активно исследуются и используются в промышленности для целенаправленного модифицирования свойств различньж веществ. Так, использование маслорастворимьж витаминов в фармацевтической промышленности сильно осложняется тем, что они не растворяются в воде и крайне неустойчивы к воздействию окружающей среды. Комплексообразование витаминов с ЦЦ позволяет устранить эти недостатки, поэтому фундаментальные исследования в данной области имеют большое теоретическое и прикладное значения.
В области изучения ЦЦ имеется значительное количество теоретических и экспериментальных работ. Большинство этих исследований посвящено способности ЦЦ образовывать комплексы включения с различными веществами и свойствам комплексов. При этом практически не уделяется внимания свойствам самих ЦЦ в водных растворах, которые в значительной мере определяют комплексообразование. В какой-то мере этот пробел восполняет данная работа, в которой на основе измерений изотерм поверхностного натяжения и других методов изучено поведение ЦЦ в растворе и на поверхности раздела раствор-воздух.
Кроме того, ЦЦ перспективны для использования в смесях с ПАВ различньж классов. В частности, в некоторьж работах предложено использовать способность ЦЦ образовывать комплексы с ПАВ для высокочувствительного анализа смесей ПАВ (изотахоэлектрофорез), что также относится к актуальным задачам. Однако, свойства смесей ЦЦ с ПАВ до сих пор остаются мало изученными. В связи с этим, один из разделов данной диссертации посвящен изучению свойств комплексов ЦЦ с ПАВ различньж типов.
Цель работы заключалась в изучении особенностей поведения ЦЦ в водньж растворах и их взаимодействия с маслорастворимыми витаминами и ПАВ различного типа.
Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи: 1)изучить поведер^ЦД и его оксипропилиро вфД]Д6)П) и оксиэтилированного (Р-ЦДОЭ) производных в водньж растворах и на поверхности раздела раствор-воздух;
-
синтезировать комплексы включения ЦЦ с различными маслорастворимыми витаминами (Кз, D3 и Е-ацетат) и исследовать их физико-химические свойства (устойчивость, растворимость в воде и поверхностные свойства водньж растворов);
-
исследовать комплексообразование ЦЦ с ПАВ различньж типов (катионньж ЦГАБ, ГЦМОАХ и ЦГМОАХ, анионного SDS и неионогенньж Tween-60, ЭФК и Хитокси-20) в водньж растворах.
Научная новизна.
-
Впервые изучены изотермы поверхностного натяжения водньж растворов Р-ЦД, Р-ЦДОП и р-ЦДОЭ. Показано, что эти ЦЦ являются слабыми ПАВ.
-
Впервые исследовано поведение р-ЦДОП в водном растворе. Цоказано, что молекулы Р-ЦДОП образуют трубковидные ассоциаты из 5-6 молекул.
-
Впервые установлено, что хранение порошкообразньж р-ЦД и р-ЦДОП в течение нескольких лет приводит к уменьшению склонности их молекул к ассоциации в водньж растворах, что вызывает изменение различньж свойств ЦЦ.
-
Впервые синтезированы комплексы включения Р-ЦДОП с маслорастворимыми витаминами Кз, D3 и Е-ацетат в растворе и в твердой фазе.
-
Впервые оценены устойчивость и растворимость комплексов Р-ЦЦ и Р-ЦДОП с витаминами Кз, D3 и Е-ацетат и изучены поверхностные свойства их водных растворов.
-
Впервые выявлена зависимость поверхностных свойств систем ЦЦ - ПАВ - вода от полярности гидрофильной группы ПАВ и разветвленности молекул ПАВ и ЦЦ.
Практическая значимость работы.
-
Изменение изотерм поверхностного натяжения водных растворов Р-ЦД и Р-ЦДОП со временем, обусловленное постепенным возникновением и ростом затруднений в процессе ассоциации молекул ЦЦ, говорит об уменьшении их комплексообразующей способности. Этот факт требует особого внимания с точки зрения получения и применения ЦД в промышленных масштабах, так как свойства препаратов на их основе претерпевают нежелательные и недопустимые изменения при хранении сырья и конечных продуктов.
-
Результаты исследования комплексообразования ЦД с маслорастворимыми витаминами Кз, Бз и Е-ацетат могут быть использованы при создании водорастворимых и устойчивых витаминных препаратов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-1999", "Ломоносов-2001" и "Ломоносов-2004" (Москва, 1999, 2001 и 2004 г.г.), ХІГ International Conference "Surface forces" (Zvenigorod, 2002), Международной научно-технической конференции "Наука и образование - 2004" (Мурманск, 2004), XI Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" (Яльчик, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 статья и тезисы 5 докладов на Международных и Всероссийских конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы из 206 ссылок. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка и 26 таблиц.
