Введение к работе
Актуальность работы. Интерес к химическому взаимодействию Зё-переходных металлов с органическими соединениями проявился в 1960-х годах, когда были разработаны методы синтеза некоторых металлооргани-ческих и координационных соединений из этих металлов в атомарном состоянии.
Получение металлосодержащих соединений взаимодействием компактных переходных металлов с органическими соединениями в жидкой фазе явилось новым направлением развития химии. Несмотря на накапливаемый материал в этой области, исследование условий и особенностей взаимодействия переходных металлов проведено лишь с некоторыми классами органических соединений.
С целью расширения таких исследований на природные соединения, представлялось актуальным введение в реакции с металлами а- и Р-аминокислот, которые являются исходными компонентами металлосодержащих ферментов, витаминов, гормонов, пигментов и др. веществ, и биосинтез которых происходит с участием Зё-металлов. Атомы этих металлов действуют в составе комплексов с аминокислотами, белками и др. природными соединениями, например железо - в составе гемоглобина, цитохромов, трансферринов, медь - в составе гемоцианина, тирозиназы, лизил оксид азы, марганец - в составе карбоксилазы, аргиназы. Эти комплексы обеспечивают нормальный ход биохимических процессов, стимулируют обмен веществ, участвуют в кроветворении, влияют на рост, размножение и наследственность организмов, однако механизмы их образования и действия далеко не ясны. Поэтому исследование взаимодействия Зё-металлов с аминокислотами как простейших моделей образования их комплексов с белками будет способствовать более полному пониманию механизмов биохимических реакций. На возможность таких реакций указывают процессы выщелачивания (растворения) некоторых переходных металлов в присутствии аминокислот, содержащихся в продуктах метаболизма микроорганизмов - бактерий и грибов.
Целью работы являлось определение возможности и условий химического взаимодействия Зё-металлов (меди, железа и марганца) в компактном и порошкообразном состоянии с а- и Р-аминокислотами, получение при этом координационных соединений и разработка прямого метода их синтеза.
При этом решались следующие задачи:
-осуществление химического взаимодействия меди, железа и марганца с а- и Р-аминокислотами в органических растворителях различной природы, а также в воде и в отсутствии растворителя;
-подбор растворителей и условий, способствующих эффективному химическому взаимодействию переходных металлов с аминокислотами;
-определение влияния природы аминокислот на эффективность их химического взаимодействия с медью, железом и марганцем.
Научная новизна и практическая значимость работы заключается в установлении принципиальной возможности и определении границ химического взаимодействия Зё-металлов (Си, Fe, Мп) с а- и Р-аминокислотами в обычных (без ограничения доступа воздуха) условиях в двух-, трёх- и четы-рёхкомпонентных системах.
Впервые исследовано химическое взаимодействие меди, железа и марганца с аминокислотами в органических растворителях различной природы и в воде, а также в отсутствии растворителя.
Химическое взаимодействие меди эффективно происходит с глицином, аланином, валином, серином, лизином, аспарагином и |3-фенил-|3-аланином в диметилформамиде (ДМФА), диметилсульфоксиде (ДМСО), ацетонитриле (MeCN) и тетрахлорметане; железа - с валином и |3-фенил-|3-аланином в фенетоле и с |3-фенил-|3-аланином в воде, с аланином в изоамиловом спирте и Р-фенил-Р-аланином в ДМСО; марганца - с глицином, аланином и Р-фенил-Р-аланином в воде.
На основе комплексного исследования химического и электрохимического растворения меди в растворах глицина проведено определение возможного влияния на эффективность химического взаимодействия переходных металлов с аминокислотами следующих факторов: диэлектрической проницаемости, полярности, донорного числа и количества растворителя; температуры и продолжительности реакции; растворимости аминокислот и их комплексов; соотношения реагентов; наличия окислителей и хелатирую-щих агентов; состава и кислотности среды. На основе полученных результатов оптимизированы условия химического и электрохимического растворения переходных металлов в водных и органических средах, содержащих аминокислоты. Предложен прямой метод синтеза координационных соединений меди(П) с аминокислотами, разработано 4 комплексных ингибитора кислотной коррозии стали.
Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на международной научной конференции, посвященной 75-летию основания Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2005); международной научной конференции "Органическая химия от Бутлерова и Бейлыптейна до современности" (СПб, 2006); международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых учёных" (Астрахань, 2006); международной научно-технической конференции "Наука и образование"-2006 (Мурманск); XXIII международной Чугаевской конференции по координационной химии (Одесса, 2007); Всероссийской конференции «Электрохимия и экология» (Новочеркасск, 2008); II международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии" (Астрахань, 2008); XII международной научно-технической конференции "Наукоёмкие химические технологии" (Волгоград, 2008), II международной научно-практической конференции "Молодёжь и наука: Реальность и будущее" (Невинномысск, 2009).
Публикации . Основное содержание работы отражено в 7 статьях (5 - в журналах из перечня ВАК), в 10 текстах тезисов докладов конференций и в 4 патентах РФ на изобретения.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов и списка цитируемой литературы из 156 наименований. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы и 40 рисунков.
В работе использованы гравиметрический, фотометрический, иодо-метрический и потенциометрический методы исследования, методы ИК и электронной спектроскопии, масс-спектрометрический метод анализа меди.
