Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы наблюдается устойчивый интерес ис-:ледователей к производным адамантана, используемым в теоретических исследова-тях в качестве модельных систем для изучения различных внутри- и межмолеку-мрных взаимодействий, влияния объемного углеводородного радикала на реакцион-г/ю способность органических соединений и т. д. Достаточно подробно исследованы /словия синтеза и химические свойства адамантилсодержащих соединений. Однако ю-прежнему остаются неясными вопросы, связанные с повышенной реакционной :пособностью производных адамантана по сравнению с производными других угле-юдородов (УВ), а также необычными для предельных УВ физико-химическими :войствами. Использование различных вариантов газовой хроматографии в совокуп-юсти с расчетными методами позволяет осуществить комплексное исследование фи-' нко-химических свойств и структуры рассматриваемого класса соединений.
Производные адамантана нашли широкое практическое применение в качестве іьісокозффективньгх лекарственных препаратов (мидантан, ремантадин, мемантин, іромантан, кемантан и др.). В анализе этих соединений весьма перспективно исполь-оваїше экспрессных и универсальных методов хроматографии. В то же время систе-' іатического исследования хроматографического поведения данной группы веществ к іастоящему времени практически не проводилось.
Актуальность работы неразрывно связана с проблемой хроматографирования іиологически активных веществ (БАВ). Исследование особенностей хроматографи-еского поведения БАВ позволяет решать широкий круг практических задач, связаннее с их анализом в объектах различной этимологии, а также препаративным выде-ением с целью получения особо чистых лекарственных препаратов и химических еактивов. Благодаря хроматографическим методам оказывается возможным получе-ие информации о физико-химических характеристиках БАВ с помощью количест-енных соотношений "структура-удерживание".
Цель работы. Изучеіше термодинамики сорбции адамантилсодержащих соеди-ений в условиях газовой хроматографии, а также исследование взаимосвязи между труктурой молекул этих соединений и проявляемыми ими физико-химическими войствами.
В соответствии с поставленной целью основными задачами диссертации явились:
-
Исследование влияния электронного и геометрического строения молекул ада-антана и его производных на особенности их адсорбционного поведения в условиях ізовой хроматографии на сорбентах различной природы.
-
Исследование термодинамических характеристик адсорбции (ТХА) функцио-альных производных адамантана на плоском однородном неспецифическом адсор-енте - графитированной термігческой саже (ГТС).
-
Исследование особенностей применения полуэмпирической молекулярно-гатистической теоріш к описанию адсорбции полиэдрических органических соеди-ений.
-
Разработка и сравнительный анализ методов введения поправок в параметры гом-атомных потенциальных функций парного межмолекулярного взаимодействия
определение параметров атом-атомных потенциалов атомов кислорода в гидро-:ильной и азота в аминогруппах.
-
Исследование взаимосвязи между структурой, физико-химическими свойствами и хроматографическим поведением производных адамантана в условиях газожидкостной хроматографии.
-
Разработка методики качественного анализа промежуточных продуктов синтеза лекарственного препарата мидантан в условиях газовой хроматографии с применением данных по физико-химическим закономерностям удерживания производных адамантана.
Научная новизна определяется совокупностью полученных в работе новых результатов.
-
Впервые газохроматографическим методом определены ТХА функциональных производных адамантана (амино-, гидрокси-, хлор-, бром-) на ГТС.
-
Впервые в рамках молекулярно-статистической теории адсорбции разработана методика уточнения параметров потенциальной функции межмолекулярного взаимодействия (ААП) в зависимости от электронного состояния атомов в адсорбирующейся молекуле.
-
Впервые определены параметры ААП атомов кислорода и азота, входящих в состав спиртов и аминов алифатического и каркасного строения.
-
Изучено хроматографическое поведение адамантана и его производных в условиях газожидкостной хроматографии (для ряда соединений характеристики удерживания получены впервые). Определены оптимальные условия хроматографирования производных адамантана на неподвижных фазах разной полярности.
-
Впервые показано влияние внутримолекулярных не валентных взаимодействий в адамантановом каркасе (эффект клетки) на адсорбционные свойства и хроматографическое поведение адамантана и его функциональных производных в условиях газовой хроматографии.
Практическая ценность работы. Предложена методика уточнения параметров ААП в зависимости от валентного состояния атомов в адсорбирующейся молекуле, позволяющая расширить возможности молекулярно-статистической теории адсорбции в предсказании адсорбционного поведения каркасных соединений на углеродных адсорбентах. Определены значения параметров ААП атомов кислорода в гидро-ксильной группе и азота в аминогруппе, что делает возможным проведение молеку-лярно-статистических расчетов термодинамических характеристик адсорбции предельных спиртов и аминов на поверхности графита. Разработана методика газохро-матографического анализа лекарственного препарата мидантан в синтетических смесях с целью контроля качества получаемой лекарственной формы.
На защиту выносятся:
результаты хроматографического исследования особенностей электронной и геометрической структуры соединений ряда адамантана, связанных с реализацией особого типа внутримолекулярного взаимодействия - эффекта клетки;
экспериментально определенные и рассчитанные молекулярно-статистическим методом значения ТХА на ГТС адамантана и его производных. Уточненные значения параметров потенциальной функции парного атом-атомного межмолекулярного взаимодействия в системе адсорбат-адсорбент для третичных атомов углерода в адамантановом фрагменте и атомов галогенов в 1-замещенных адамантанах, а также
впервые определенные параметры ААП для атомов кислорода и азота в гидрокснль-ной и амшюгруппах соответственно;
метод введения поправок в параметры ААП, учитывающий влияние электронного строения молекул на их адсорбционное поведение на ГТС;
результаты экспериментального исследования и теоретическое обоснование физико-химических закономерностей хроматографнческого удерживания адамантана и его производных неподвижными фазами разной полярности.
Публикации: По теме диссертацші опубликовано 5 статей в центральной печати и тезисы 17 докладов.
Апробация работы: Материалы диссертационной работы докладывались на Международной научной конференции по органической химии, посвященной памяти И. Постовского (г. Екатеринбург, март 1998 г.); Всероссийской научной конференции "Молодежь и химия", проходившей в рамках Всероссийских химических дней "ХиД-98" (г. Красноярск, март 1998 г.); Всероссийском симпозиуме по теории и практике хроматографии и электрофореза (г. Москва, апрель 1998 г.); Всероссийской научной конференции "Химия для медицины и ветеринарии" (г. Саратов, нюнь 1998 г.); Ill Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналнтика
- 98" с международным участием (г. Краснодар, сентябрь 1998); Международном се
минаре "Нелинейное моделирование и программирование" (г. Самара, октябрь 1998
г.); Молодежной научной школе по органической химии (г. Екатеринбург, февраль
1999 г.); Международной научной конференции "Органический синтез и комбинатор
ная химия" (г. Москва, г. Звенигород, март 1999 г.); Всероссийском симпозиуме по
химии поверхности, адсорбции и хроматографии (г. Москва, апрель 1999 г.); Всерос
сийской научной конференции "Химический анализ веществ и материалов" (г. Моск
ва, апрель 2000 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитированной литературы из 265 наименований и приложения. Диссертация изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 34 таблицы.