Введение к работе
І "' і Актуальность направления. Несмотря на многочисленные иссле-
:- дования, посвященные физико-химическим свойствам растворов полиамфолитов в целом, в литературе недостаточное внимание уделено изучению реакции комплексообразования с участием синтетических амофтерных макромолекул. Явление ассоциации полиамфолитов о высоко- и низкомолекулярными веществами различной природы представляет собой удобные модели для изучения процессов, протекающих в живом организме, таких как, репликация нитей ДНК, денатурация биополимеров, белок-липидные взаимодействия, ферментативный катализ и т.д.
Благодаря высокому содержанию ионогенных групп в цепи поли-амфолиты и продукты их взаимодействия с полиэлектролитами, ионами металлов, красителями и поверхностно-активными веществами (ПАВ) - поликомплелсы могут найти широкое практическое применение в качестве флокулянтов, сорбентов, комплексонов, полимерных катализаторов, пролойгаторов действия лекарственных препаратов, искусственных вакцин и пр.
Знание основных закономерностей взаимодействия синтетических полиамфолитов с различными высоко- и низкомолекулярными ионами и молекулами необходимо для дальнейшего развития фундаментальных представлений о поликомплексах и прогнозирования возможных путей практического использования научных результатов.
Цель работы заключается в исследовании реакции комплексообразования с участием синтетических полиамфолитов и в изучении структуры и свойств поликомплексов на их основе.
Научная новизна работы. В работе впервые проведено систематическое изучение процессов комплексообразования с участием полиамфолитов статистического, чередующегося и блочного строения. Определен состав поликомплексов, область их существования и разрушения. Изучено влияние микроструктуры цепи, химической природы звеньев, входящих в состав согагамеров, а также рН я ионной силы раствора на структуру и стабильность образующихся поликомплексов.
Впервые обнаружено образование внутримолекулярных полиэлектролитных комплексов в результате кооперативных взаимодействий кислотных и основных звеньев полиамфолитов вблиаи изо-
электрической точки (ИЭТ). Показана роль конкурирующих реакций в формировании интра- и интерполиэлектролитннх комплексов. Предложен механизм кооперативного разрушения поликомплексов вблизи ГОТ полиамфолитов.
В работе впервые изучены интерполиэлектролитные реакции с участием блокполиамфолитов. Обнаружено и обсуждено явление геле-образования и рассмотрены фазовые перехода, происходящие в зависимости от концентрации блоксополимеров, рН среды, ионной силы раствора.
Получены" сведения о структуре, составе и константе устойчивости координационных соединений полимерных амфолитов. Впервые обнаружена способность полиамфолитов на основе производных ви-нилэтинилпиперидолов'десорбировать ионы переходных металлов в ИЭТ.
В работе впервые показано образование водорастворимых поликомплексовполиамфолит-ПАВ (краситель). Установлена возможность существования глобулярных структур как в водном, так и органическом растворе. Обнаружен конформационный переход клубок-глобула, имеющий место при вариации состава смешанного растворителя.
Результаты фундаментальных исследований позволили прогнозировать перспективы развития исследований и пути практического использования полиамфолитов и их поликомплексов.
Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют расширить наши знания об амфотерних полиэлектролитах и поликомплексах с их участием и могут быть использованы для дальнейшего развития теоретических представлений об их поведении.
Результаты исследования полиамфолитов и их поликомплексов могут найти применение при создании рН-чувствительных контейнеров, способных направленно транспортировать биологически активные вещества; при получении полиамфолитных гелей и пленок, обладающих регулируемой проницаемостью,ферментативных систем с регулируемой активностью; при конструировании "химических мускул и кранов"; в матричных полиреакциях.
На основании изучения структуры и свойств комплексов поли-амфолит-металл, области их формирования и условий разрушения разработан новый способ извлечения ионов переходных металлов из растворов, принципиально отличающийся от ранее известных.
Представляемая работа выполнялась по плану НИР Института химических наук АН КазССР по теме: "Изучение физико-химических свойств водорастворимых полимеров и их комплексов в растворах" (I98I-I985 гг., номер государственной регистрации 0181.000399), "Исследование физико-химических свойств комплексов и ассоциатов полимеров" (1986-1988 гг., номер государственной регистрации 0186.0108022). Часть работы выполнялась в рамках совместного плана научного сотрудничества между АН ГДР и АН СССР по теме: 2.2.6.5. "Полиэлектролиты, полимерные комплексы" (1989-1990 гг.).
Автор защищает:
результаты исследований гидродинамических и конформацион-ных характеристик статистических, чередующихся и блоклолиамфоли-тов;
состояние полиамфолитов в ГОТ с позиции внутримолекулярных кооперативных реакций мезду кислотными и основными звеньями и образование в указанной точке интраполиэлекгролитных комплексов;
влияние состава, микроструктуры, плотности заряда и химической природы полиамфолитов, а также рН и ионной силы раствора на структуру и свойства поликомплексов;
роль конкурирующих реакций в формировании внутри- и меж-ыолекулярншс полиэлектролитных комплексов;
вероятный механизм разрушения частиц поликомплексов вблизи ЙЭТ полиамфолитов на основе производных винилэтинилпиперидо-лов;
образование внутримолекулярных мицелл в системе полиам-фолит-ПАВ и возможность перестройки структуры поликомплекса в смеси вода-метанол;
прогнозирование путей практического использования полиамфолитов и их поликомплаксов в медицине, науке и технике;
совокупность полученных результатов, которую можно сформулировать как новое научное направление: "Интра- и интерполи-электролитные реакции с участием синтетических полиамфолитов".
Личный вклад автора. В опубликованных в соавторстве работах автору принадлежит решающая роль в постановке исследований, непосредственном участии в проведении экспериментов, разработке методики исследований, анализе и интерпретации экспериментальных результатов. Соавторы участвовали в проведении яксперимен-
- б -
тов и обсувдении полученных результатов.
Публикации. Результаты, полученные по теме диссертации, отражены в 48 печатных работах, в том числе, в 3 монографиях и в 30 тезисах докладов на всесоюзных, республиканских и международных конференциях, симпозиумах, совещаниях.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на X Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов-химиков Казахстана (Алма-Ата, 1978 г.), Республиканской научно-практической конференции (Караганда, 1985 г.), Всесоюзной конференции молодых ученых, посвященной ХХУІ съезду КПСС (Москва, МГУ, 1982 г.), П и Ш Всесоюзных конференциях "Водорастворимые полимеры и их применение" (Ирктск, 1982 г., 1987 г.), Всесоюзном симпозиуме по полимерам, медицинского назначения (Алма-Ата, 1983 г.), УШ Всесоюзной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике (Ташкент, 1983 г.), Всесоюзном симпозиуме "Кинетика и механизм макромолекулярных реакций" (Черноголовка, 1984 г.), Ш Всесоюзном семинаре по физической химии растворов (Алма-Ата, 1984 г.), ХХП Всесоюзной конференции по высокомолекулярным соединениям (Алма-Ата, 1985 г.), Международной конференции по применению эффекта Мёссбауэра (Алма-Ата, 1983 г.), ХХУІ Международном мик-росимпоэиуме ИШАК "Сополимеры: структура, свойства растворов" (Прага, 1983 г.), Меэдународном симпозиуме "Связь между гомогенным и гетерогенным катализом" (Новосибирск, 1986 г.), Чевдуна-родном симпозиуме ИШАК по макромолекулярной химии (Мерсебург, ГДР, 1987 г.), Международном микросимпозиуме по функциональным полимерам (Хефей, КНР, 1987 г.), Международном симпозиуме по функциональным полимерам СССР-ФРГ (Алма-Ата, 1988 г.), Международном симпозиуме по ионным полимерам (Токио, Япония, 1988 г.), УП Всесоюзной конференции по каталитическим реакциям в жидкой фазе (Алма-Ата, 1988 г.), П Всесоюзной конференции "Интерполимерные комплексы" (Рига, 1989 г.), Выездной сессии по коллоидной химии и физико-химической механике (Алма-Ата, 1989 г.), школе-семинаре "Нетрадиционные методы синтеза полимеров" (Алма-Ата, 1990 г.).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка литературы, со-
держащего 341 наименования. Она изложена на 264 страницах, содержит 26 таблиц и 75 рисунков.
