Введение к работе
Актуальность темы. Водорастворимые высокомолекулярные соединения были и остаются весьма интересным для науки и практики типом полимеров, поскольку, структура подобных полимерных веществ предполагает наличие определенных функциональных фрагментов, обеспечивающих еще и проявление широкого многообразия свойств: комплексообразующую, сорбционную, каталитическую активности, многие из водорастворимых полимеров обладают собственным физиологическим действием. Поэтому водорастворимые полимеры находят практическое применение во многих областях жизнедеятельности человека: они используются при решении задач экологии, сельского хозяйства, пищевой промышленности, в медицинской практике и др. На их основе производят сорбенты, коагулянты, флокулянты, носители лекарственных веществ, разделительные мембраны и многое другое. Некоторые водорастворимые полимеры, имея структуру, близкую к природным биологически активным соединениям, проявляют активность в реакциях, моделирующих биологические процессы в живых организмах, т. е. могут служить не только моделями для изучения подобных процессов, но и основой для создания синтетических физиологически активных веществ.
К числу водорастворимых высокомолекулярных веществ относятся и некоторые представители азолсодержащих полимеров, в частности, имеющие в структуре имидазольные, 1,2,4-триазольные и N-H незамещенные тетразольные циклы. Причем, многообразие структурных вариаций мономерных фрагментов обусловливает существование среди данного класса высокомолекулярных соединений гидрофильных, ионизующихся и неионогенных полимеров, проявляющих кислотные и основные свойства. Поэтому исследование процессов взаимодействия азолсодержащих полимеров с водными системами представляет интерес в плане решения фундаментальной проблемы установления взаимосвязи «строение – свойство», для расширения общетеоретических представлений о процессах формирования многокомпонентных систем, в том числе и биологических систем, моделями которых могут служить водные растворы азолсодержащих полимеров. Кроме того, именно в водных системах для этих полимеров характерно проявление большинства практически интересных свойств. Нередко выраженность проявления того или иного свойства определяется структурными факторами, в частности, гидрофильно-гидрофобным балансом в макромолекулах полимеров. Поэтому поиск новых структурных вариаций полимеров на основе полиазотистых гетероциклов является весьма актуальной проблемой в плане расширения возможностей практического применения азолсодержащих полимеров.
Настоящая диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института нефте- и углехимического синтеза при Иркутском государственном университете (№ гос. регистрации НИР 01200803060) «Создание новых нетрадиционных подходов к молекулярному дизайну азол- и азинсодержащих полимеров и нанокомпозитов на их основе с каталитической и биологической активностью» и при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (госконтракты № П1474 от 03.09.09 и № П2122 от 05.11.09).
Цель работы. Синтез и исследование свойств тетразолсодержащих полимерных кислот с различным гидрофильно-гидрофобным балансом и ранее неизвестных гетероцепных полиазолов катионной природы.
Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:
1. Синтез сополимеров 5-винилтетразола с различными виниловыми сомономерами, обеспечивающими проявление сополимерами амфифильных свойств и существование в макромолекулах различных типов межмолекулярных взаимодействий: гидрофобных, диполь-дипольных, донорно-акцепторных (водородных связей).
2. Исследование реакции сополимеризации 5-винилтетразола с N-винил-лактами и получение полимерных соединений, обладающих в водных средах рН-термочувствительными свойствами.
3. Исследование процессов формирования водных композиций с участием тетразолсодержащих сополимеров и установление влияния различных структурных факторов на совместимость полимеров с водой и поведение в водных средах.
4. Исследование возможности использования реакции поликватернизации для синтеза ранее неизвестных полиазолов ионенной природы.
5. Изучение реакций интерполимерного взаимодействия азолсодержащих ионенов с полимерными кислотами синтетического (полиакриловой кислотой) и природного (гепарином) происхождения.
В качестве основных объектов исследования данной работы служили 5-винилтетразол и сополимеры на его основе с 2-метил-5-винилтетразолом, 2-амил-5-винилтетразолом, 2-нонил-5-винилтетразолом, 1,1,7-тригидрододе-кафторгептилметакрилатом, 1-винилимидазолом, N-винилкапролактамом, N-винилпиридоном, N-винилпиперидоном, а также бис-ди- и триазолы и ионены на их основе.
Научная новизна и практическая значимость работы. Результаты исследования совместной полимеризации 5-винилтетразола с мономерами винилазольного, метакрилатного и виниллактамного типа расширяют представление об активности винильных производных тетразола в полимеризационных процессах.
Синтезированы амфифильные тетразолсодержащие полиэлектролиты кислотного характера, строение макромолекул которых обусловливает существование различных типов межмолекулярных взаимодействий между структурными фрагментами. Исследованием взаимодействия с водой тетразолсодержащих сополимеров установлено, что наличие в макромолекулах боковых фрагментов, склонных к сильным диполь-дипольным взаимодействиям, приводящим к самоассоциации полимерных цепей, способствует большему снижению сродства полимеров к воде по сравнению с эффектом, создаваемым гидрофобными фрагментами.
Установлено, что совмещением в одной макромолекулярной цепи мономерных звеньев 5-винилтетразола и N-винилкапролактама возможно получение полимерных продуктов, обладающих рН-термочувствительными свойствами. Для водных растворов указанных сополимеров характерно наличие нижней критической температуры (НКТР), которая изменяется в зависимости от рН среды.
Продемонстрирована возможность использования реакции поликватернизации с участием бис-имидазола, бис-триазолов и дигалогеналканов различного строения для синтеза гетероцепных азолсодержащих олигомеров катионной природы, способных к реакциям интерполимерного взаимодействия с полимерными кислотами синтетического и природного происхождения, что обусловливает проявления азолсодержащими ионенами физиологической активности.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на XVIII и XIX Российской молодежной научной конференции (Екатеринбург, 2008 и 2009); X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2009» (Волгоград, 2009); V Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры 2010» (Москва, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи, 5 материалов конференций.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и библиографии. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, включая 25 таблиц, 33 рисунка и списка цитируемой литературы из 137 источников.
![Полимеризация [N-бензил-N, N-диметил-N-(метакрилоилоксиэтил)]аммонийхлорида и исследование свойств амфифильных полиэлектролитов](/i/i/4452/146907.png "Полимеризация [N-бензил-N, N-диметил-N-(метакрилоилоксиэтил)]аммонийхлорида и исследование свойств амфифильных полиэлектролитов Котляревская Ольга Олеговна")
