Введение к работе
Актуальность темы. N,S-содержащие соединения, в том числе продукты взаимодействия аминокислот с изотиоцианатами, нашли применение в качестве эффективных средств борьбы с вредителями, стимуляторов роста растений, как препараты увеличивающие продуктивность сельскохозяйственных животных и птиц.
Однако данные продукты в природных условиях подвергаются вымыванию из почвенных систем, биологическому разрушению, что часто требует для достижения эффекта использования весьма завышенных доз, которые могут быть токсичны для человека и животных. Для устранения подобных недостатков целесообразно использовать полимерные системы с пролонгирующим действием активного вещества. Это приводит к оптимально дозированному поступлению активных веществ в биологический объект, причем скорость дозирования может регулироваться изменением химической природы полимерной системы.
До настоящего времени работы по синтезу тиокарбамидов и тиогидантоинов, получаемых взаимодействием изотиоцианатов с аминокислотами, рассматривали лишь как возможность синтеза низкомолекулярных органических соединений. На наш взгляд, основанный на данных о способности тиомочевины находиться в двух таутомерных формах, при определенных условиях проведения процесса рассматриваемых систем могут приводить не только к реакциям внутримолекулярной циклизации тиокарбамидов, но и межмолекулярным взаимодействиям меркаптогруппы изотиокарбамида с карбоксильной группой второй молекулы, которые способны привести к получению полимерных систем.
Таким образом, решение задачи, направленной на получение полимерных систем на основе аминокислот и изотиоцианатов, выявление закономерностей протекания этих процессов и условий, при которых они осуществляются, является актуальным и практически значимым.
Цель данной работы заключается в установлении возможности и условий протекания поликонденсации аминокислот и изотиоцианатов в присутствии гидроксида натрия, а также возможности использования полученных соединений в качестве стимуляторов сероокисляющих микроорганизмов сточных вод химических производств.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
-
Установить возможность и выявить условия межмолекулярного взаимодействия в реакциях аминокислот с изотиоцианатами, приводящие к получению полимерных систем.
-
Основываясь на данных элементного анализа, 1Н ЯМР, ИК–, УФ–спектроскопии, провести системное исследование влияния рН среды на структуру получаемых полимеров.
-
Изучить влияние рН среды на особенности синтеза полиглицина в водно-щелочной среде.
-
Изучить процессы биотрансформации продуктов поликонденсации накопительными культурами сероокисляющих микроорганизмов сточных вод химических производств.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- установление возможности и условий протекания поликонденсации аминокислот и изотиоцианатов в присутствии гидроксида натрия;
- способ синтеза полиглицина в водно-щелочной среде;
- применение продуктов поликонденсации глицина с изотиоцианатами в качестве стимулирующих добавок сероокисляющих микроорганизмов.
Научная новизна состоит в системном исследовании влияния основности среды на характер превращений аминокислот с изотиоцианатами, которая позволила установить возможность протекания, во-первых, поликонденсации аминокислот с изотиоцианатами за счет межмолекулярного взаимодействия меркаптогруппы в карбоксиазометинтиолах одной молекулы с карбоксильной группой второй, а, во-вторых, реакции гомополиконденсации глицина в водно-щелочной среде. Предложены зависимости влияния основности среды на состав и структуру полученных соединений.
Полученные полимерные продукты впервые исследованы и предложены в качестве стимуляторов роста и развития сероокисляющих микроорганизмов.
Практическая значимость работы состоит в том, что автором найдены возможности синтеза новых полимерных структур, полученных на основе аминокислот и изотиоцианатов в присутствии гидроксида натрия. Показана возможность эффективного применения в качестве стимуляторов сероокисляющих микроорганизмов продуктов поликонденсации глицина с изотиоцианатами, приводящая к увеличению скорости окисления сульфидов в процессах биологической очистки сточных вод химических производств.
Апробация работы. Полученные в работе результаты докладывались на международной конференции «Полимерные материалы’2006» (Халле, Германия, 2006), региональной научной студенческой конференции (Чебоксары, 2006), II и III Санкт-Петербургских конференциях молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2006), IV Всероссийской Каргинской конференции «Наука о полимерах 21-му веку» (Москва, 2007), X Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2009), XIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений – V Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009).
Публикации. По материалам работы опубликованы 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для размещения материалов диссертаций, 7 тезисов докладов на научных конференциях различного уровня (3 из них – международные).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованных источников.
