Введение к работе
Актуальность проблемы. Явление солюбилизации, заключающееся в резком повышении растворимости в воде малополярных органических соединений в присутствии мицелл поверхностно-активных веществ (ПАВ), лежит в основе многих химических и биологических процессов. Изучение этого явления занимает особое место в связи с потребностями интенсивно-развивающихся новых технологий и методов, таких как мицеллярный и ферментативный катализ, нефтедобыча, тонкие биотехнологии, значение которых трудно переоценить в настоящее время. Среди наиболее важных вопросов, которые стоят на пути понимания этих процессов, проблема термодинамики межмолекулярных взаимодействий, реализующихся в мицеллярных системах, является одной из основных. С другой стороны, проблема солюбилизации органических соединений представляет собой несомненный интерес с той точки зрения, что водные мицеллярные системы часто рассматриваются в качестве удобной и достаточно простой модели биомембран и макромолекул, и кроме того, в последнее время, наблюдается повышенный практический интерес к использованюо мицелляркых систем как средств транспорта различных лекарственных препаратов.
В связи с этим установление природы и количественный анализ термодинамики межмолекулярных взаимодействий в водных мицеллярных растворах, чему посвящена настоящая диссертационная работа, представляет собой важную научную проблему, решение которой представляется нам актуальным.
Целью настоящей работы является с одной стороны, получение эбобщенной картины по влиянию структурных параметров молекул эастворяемых соединений (электронной поляризуемости, полярности, зпособности к образованию водородных связей) на свободные энергии золюбилизации, сопоставлении полученных результатов с данными по термодинамике сольватации в неводных средах и выявлении >собенностей, имеющих место при солюбилизации соединений в пщеллах поверхностно-активных веществ (ПАВ) различных типов, [аряду с этими проблемами была поставлена задача провести ізучение локального микроокружения молекулы солюбилизата, или сдельных ее групп, в мицелле.
Научная новизна работы. В работе получены данные по ^определению в системе мицелла/вода для широкого круга
органических неэлектролитов. Для большинства соединений, особенно малолетучих, значения свободных энергий солюбилизации получены впервые. На основании этих данных впервые систематически изучено и количественно оценено влияние структурных характеристик растворяемого соединения на свободную энергию солюбилизации. Впервые выявлены и количественно оценены различия между термодинамическими параметрами солюбилизации в мицеллах ПАВ и сольватации в алкане, обусловленные особенностями строения мицеллярной псевдофазы. В работе были впервые обнаружены линейные корреляции между свободными энергиями солюбилизации и электронной поляризуемостью молекул растворенного вещества, принадлежащем к различным классам органических соединений и установлено несущественное влияние полярности на термодинамику солюбилизации, по крайней мере для изученных соединений. Полученные в работе термодинамические и спектроскопические данные позволили показать, что движущими силами солюбилизации являются гидрофобный эффект и образование водородных связей с молекулами воды, входящими в состав мицеллы.
Научно-практическая значимость работы. Установленные в настоящей работе корреляции и проведенные сопоставления являются основой для оценки межмолекулярных взаимодействий в водных мицеллярных системах и анализа из особенностей по сравнению с обычными растворами. Обнаруженные закономерности дают возможность предсказывать значения свободных энергий солюбилизации соединений, в том числе тех, для которых экспериментальное определение этих величин затруднительно. Результаты работы могут быть полезными в тех научных центрах, где занимаются изучением проблем термодинамики растворов.
Апробация работы. Результаты работы обсуждались на V Всесоюзном совещании "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново,1991), VIII Конференции по ПАВ и сырью для их производства (Шебекино, 1992), I Украинско-Польском симпозиуме по водородной связи (Киев, 1992), 23 Международной Конференции ИШАК по химии растворов (Лестер, 1993), III Российской конференции "Химия и применение неводных растворов" (Иваново, 1993), отчетной конференции КГУ (1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре статьи и тезисы шести докладов.
Структура и объем работы. Объем диссертации - 131 страницы машинописного текста, состоит из введения, трех глав (литературный обзор, экспериментальная часть, обсуждение результатов), списка литературы (154 ссылки), включает 12 рисунков, 22 таблицы.