Самоорганизующиеся системы на основе новых дикатионных ПАВ, содержащих пиримидиновый фрагмент

• Автор: Воронин, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор. Самоорганизация и каталитические свойства димерных ПАВ

1.1. Исследование димерных АВ новое направление в области организованных растворов амфифилов

1.1.1 Мицеллообразование димерных ПАВ и поведение на границе раздела водавоздух

1.2. Влияние структуры на свойства димерных ПАВ

1.2.1. Влияние природы головной группы

1.2.2. Влияние природы спейсера

1.2.3. Влияние гидрофобного радикала

1.3. Смешанные системы на основе геминальных ПАВ

1.3.1. Смешанные системы с синтетическими амфифилами

и полимерами
1.3.2. Амфмфильнме соединения, содержащие биофрагмеиты
1.4. Реакции в организованных системах
1.4.1. Псевдофазная модель мицеллярного катализа
1.4.2. Нанореакторы на основе геминальных ПАВ
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Исходные вещества и реагенты
2.2. Приготовление растворов
2.3. Методы измерения
2.4. Количественный анализ кинетических данных
в рамках псевдофазиой модели
2.5. Расчет погрешностей измерения
Глава 3. Самоорганизация и каталитический эффект дикатионных пиримидинсодержащих ПАВ. Роль структурных фрагментов
3.1. Пиримидинсодержащие ПАВ ациклической структуры
3.1.1. Влияние гидрофобности пиримидинсодержащих ПАВ
на агрегацию и каталитические свойства. Сравнение болаформных и геминальных 1АВ
3.1.2. Самоорганизация и каталитическая активность ациклических болаамфифилов с различными противоионами бромид и тозилатионом
3.2. Пиримидинсодержащие амфифильные макроциклы пиримидинофаиы
3.2.1. Пиримидинофаиы, содержащие пентаметиленовые цепочки у пиримидинового фрагмента. Роль алкильного радикала в урацнловом фрагменте
3.2.2. Влияние размера цикла на свойства дикатионных пиримидинсодержащих ПАВ. 1 ирпмидинофань, содержащие гексамстилеиовыс цепочки у пиримидинового фрагмента
3.2.3. Влияние гидрофобности пиримидинофапов, содержащих гексаметиленовые цепочки у пиримидинового фрагмента, на процессы самоорганизации
и катализа
3.2.4. Агрегационная и каталитическая активность пиримидипофапа с тремя пиримидиновыми фрагментами
3.3. Влияние природы спсйсера на агрегациоиные
и каталитические свойства ПАВ
3.3.1. Пиримпдинсодержащие ПАВ с насыщенным гексадмгидроурациловым фрагментом в снейсере
3.3.2. Пиримидипсодсржащие димерные ПАВ с хинозалиновым фрагментом в спенсере
3.3.3. Пиримидинсодержащие димерные ПАВ с аллоксазиповым фрагментом в спейсере
Основные резуль таты и выводы Список литературы
Перечень сокращений
ПАВ поверхностноактивное вещество
АПБ5 ациклический аналог пиримидинсодержащего ПАВ с бромидным противоионом и пентаметиленовыми цепочками в спейсерс первая цифра в обозначении ПАВ обозначает количество метиленовых рупп,
присоединенных к пиримидиновому фрагменту с каждой стороны вторая цифра количество углеродных атомов алкильного радикала у головных групп ПАВ, цифра в скобках количество углеродных атомов алкильного радикала в пиримидиновом фрагменте, буквы Б и Т бромид и тозилат в качестве противоиона соответственно
АПБ5 ациклический аналог пиримидинсодержащего ПАВ с бромидным противоионом, пентаметиленовыми цепочками в спейсере и децильными радикалами у головных групп
АПБ5 ациклический аналог пиримидинсодержатцего ПАВ с бромидным противоионом, пентаметиленовыми цепочками в спейсере и цетильным радикалом в урацпловом фрагменте
АПТ5 ациклический аналог пиримидинсодержащего ПАВ с тозилатным противоионом, пентаметиленовыми цепочками в спейсере и цетильным радикалом в урациловом фрагменте
ПФ5 пиримидинсодержащее ПАВ макроциклической структуры с пентаметиленовыми цепочками в спейсере и децильными радикалами у головных групп
ПФ5 пиримидинсодержащее ПАВ макроциклической структуры с пентаметиленовыми цепочками в спейсере, децильными радикалами у головных групп и в урациловом фрагменте
ПФбЮ пиримидинсодержащее ПАВ макроциклической структуры с гексаметиленовыми цепочками в спейсере и децильным радикалом в урациловом фрагмен те
ПФ6 пиримиди содержащее ПАВ макро цикл и ческой структуры с гексаметиленовыми цепочками в спейсере и децильными радикалами у головных групп
ПФ6 пиримидинсодержащее ПАВ макроциклической структуры с гексаметиленовыми цепочками в спейсере, децильными радикалами у головных групп и в урациловом фрагменте
ПФЗ5 пиримидиисодержашее ГАВ макроциклической структуры с тремя пиримидиновыми фрагментами, пентаметилеповыми цепочками в спейсере и децильным радикалом в урациловом фрагменте АГПБ5 ациклический аналог пиримидипсодержащего ПАВ е гидрофобизированным урациловым фрагментом, бромидиым противоионом, пентаметилеповыми цепочками в спейсере и децильными радикалами у головных групп
АХБ5 ациклический аналог пиримидинсодержащего ПАВ с хинозалиновым фрагментом, бромидиым противоионом, пентаметилеповыми цепочками в спейсере и децильными радикалами у головных групп ААБ5 ациклический аналог пиримидипсодержащего ПАВ с аллоксазиновым фрагментом, бромидиым противоионом, пентаметилеповыми цепочками в спейсере и децильными радикалами у головных групп ДСП додецилсульфат натрия ЦТАБ цетилтриметламмоний бромид ЦТАТ цетилтриметиламмопий тозилат
ТритонХЮО полиэтиленгликоль моно4изооктилфеипловый эфир ПЭИ полиэтиленимин для обозначения ПЭИ с молекулярной массой 0 используется сокращение ПЭИ, остальных случаях обозначение ПЭИ относится к полимеру с молекулярной массой 0 ГМДС гексаметилдисилокеан
ККМ критическая концентрация мицеллообразования ККА критическая концентрация ассоциации КСД коэффициент самодиффузии
Введение
Актуальность


Основной движущей силой мицеллообразования в водных растворах ПАВ является гидрофобный эффект, поэтому мицеллообразующие свойства ПАВ во многом определяются строением неполярного фрагмента 8. Гидрофобные группы ПАВ обычно представлены углеводородными алкильными или алкиларильными радикалами, а также полидиметилсилоксаиовыми или фторуглеродными группами. В случае ионных ПАВ большую роль играет природа заряженных фрагментов молекул головной группы и противоиона. Значительное увеличение мицеллообразующей способности достигается в случае димерных теминальиых ПАВ, которые являются основным объектом обсуждения в данной главе. Одним из первых понятие гемииальиое ПАВ ввел Ф. Менгер, он же провел синтез и исследование полученных соединений ,. Исследования этой научной группы. Необходимость в новом названии возникла в связи с тем, что эти соединения имеют специфическую структуру и свойства. Среди первых примеров исследования гемипальных ПАВ следует упомянуть работы, в которых изучен катализ нуклеофильного замещения в дикатиоииых детергентах С. А. ВипШп е1 а. Р. Оеутзку е1 а1. М. ОкаЬага М. ПАВ на их коллоидные свойства 2апа е1 а1 физическая химия димерных ПАВ широко исследуется в последнее десятилетие. Обычное ПАВ содержит одну углеводородную цепь, которая связана с ионной или полярной головной группой, в то время как геминальное ПАВ имеет структуру, представленную на рисунке 1. Рис. Схематическое изображение структуры геминального ПАВ. С,2Н2,ЫСНз2СН2СбН4СН2СН. Ксн,ъ гг. ОСиМ. СГ
7
А . С iii
,, СМ МИСННЦ

оД
i,
,
НГ ,,i. I,

3
i. Vv, , i Л
ГИа ОСМгксиЛ . Рис. Структура димерных Г1АВ Рис. Структура геминальных соединения 1 3 катионные ПАВ ПАВ, синтезированных в группе 4 и 5 неполное и анионное ПАВ Менгера . ПАВ. На рис. ПАВ. Соединения 1 3 катионные 1, различающиеся длиной мостика, связывающего ионные группы. В соединении 1 мостик гидрофобный и гибкий в соединении 2 гидрофильный и гибкий, а в соединении 3 гидрофобный и жесткий. Соединения 4 и 5 имеют похожую структуру молекул, но соединение 4 типичное неионное димерное ПАВ, а соединение 5 анионное. Соединения 6 и 7 примеры гетеродимерных ПАВ. На рис. ПАВ, могут расшириться за счет модификации обычных или синтеза принципиально новых амфифилов. Если сшигь две молекулы ПАВ по гидрофобным радикалам, это приведт к так называемым болаподобным от йен. Ьо1а вид оружия индейцев поверхностноактивным веществам, свойства которых кардинальным образом отличаются от геминальных и в настоящее время мало изучены рис. Однако, широко известна их биосовмсстимость, что объясняет их интенсивное изучение в настоящее время 1 . Рис 1. Структура болаформного 1I. Значительная часть исследований проводится на катионных геминальных ПАВ в силу их более легкого органического синтеза. Большинство катионных ПАВ содержат атом азота, несущий положительный заряд, т. ЧАС. Амины проявляют свойства ПАВ только в протонированном состоянии поэтому их нельзя использовать при высоких значениях 1 раствора. Напротив, четвертичные аммониевые соединения не чувствительны к изменениям . На рис. ПАВ, а также четвертичные аммониевые соединения со сложноэфирными группами, которые представляют собой новый класс экологически безопасных ПАВ, так называемые разлагаемые v ПАВ ,1. Рис. Структуры некоторых традиционных катионных ПАВ. Азотсодержащие соединения составляют основную группу катионных ПАВ. Существуют также фосфониевые, сульфониевые и сульфоксониевые ПАВ, промышленное использование которых невелико, поскольку эти вещества не имеют значительных преимуществ по сравнению с более дешевыми азотсодержащими ПАВ. Амфифильные производные триал кил фосфониевых солей нашли применение в качестве биоцидов. Главное использование катионных ПАВ связано с их способностью адсорбироваться на отрицательно заряженных поверхностях, среди которых поверхности металлов, минералов, пластиков, волокон, клеточных мембран и т. ПАВ в современных технологиях, включая биотехнологии. Отличительным свойством димерных ПАВ является многообразие архитектурных ансамблей, создаваемых за счет различной упаковки молекул рис.