Изучение влияния различных видов механической обработки на реакции в смесях молекулярных кристаллических веществ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.21 ВАК РФ

На правах рукописи

Туманов Иван Андреевич

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА РЕАКЦИИ В СМЕСЯХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

02.00.21 - химия твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

2 л НОЯ 2014

Новосибирск - 2014

005555382

005555382

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Болдырева Елена Владимировна

Официальные оппоненты:

Исупова Любовь Александровна, доктор химических наук, руководитель научно-технологического отдела прикладного катализа Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск.

Харитонов Юрий Викторович, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Новосибирского института органической химии им. H.H. Ворожцова СО РАН, г. Новосибирск.

Ведущая Федеральное государственное бюджетное

организация учреждение науки Физико-технический

институт Уральского отделения Российской академии наук, г. Ижевск.

Защита состоится 17 декабря 2014 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 003.044.01 при Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН по адресу: 630128, Новосибирск, ул. Кутателадзе,18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Института химии твердого тела и механохимии СО РАН: http://www.solid.nsc.ru

Автореферат разослан 10 ноября 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^1// / Шахтшнейдер

кандидат химических наук ^у/ Татьяна Петровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время во всем мире активно исследуются механохимические реакции в твердых смесях органических веществ [1]. Значительная часть работ направлена на получение веществ, используемых в фармации, поскольку механохимический синтез фармацевтических соединений обещает быть более выгодным как экономически, так и экологически, чем растворные методы. Многочисленные исследовательские работы открывают все новые возможности для синтеза разнообразных органических соединений.

Многочисленные группы изучают различные системы и реакции в разных условиях, например, используются ручное истирание с помощью ступки и пестика, обработка в аттриторах, шаровых или планетарных мельницах, применяются ячейки высокого давления и т. д. Зачастую, результаты, полученные разными группами в разных условиях, трудно или вовсе невозможно сравнивать, для того чтобы выбрать оптимальные условия для синтеза.

Для неорганических систем были проведены многочисленные работы, направленные на большее понимание протекающих при механической обработке процессов [2-3]. Для органических систем таких систематических исследований до сих пор не было. Выявление зависимости результатов химического превращения от типа механического воздействия могло бы помочь в выборе условий проведения механохимического синтеза, наиболее эффективных для той или иной системы.

Цель работы: Сопоставить на ряде примеров протекание одних и тех же реакций в органических системах при различных механических воздействиях, в разных режимах обработки.

Задачи работы:

1. Сравнение механического воздействия стесненного удара и сдвига при проведении химических реакций в модельных установках.

2. Проведение механохимических реакций в режиме импульсной периодической нагрузки и изоэнергетического подвода энергии в единичном импульсе.

3. Влияние режима обработки в условиях стесненного удара или сдвига на состав полученных продуктов реакции.

Научная новизна: Детально исследовано протекание механохимических реакций в ряде модельных систем вида «лекарственное вещество — карбоновая кислота» в условиях контролируемой механической обработки.

Впервые показано на примере систем «глицин-малоновая кислота» и «пироксикам-янтарная кислота», что механическая обработка в условиях преимущественно а) ударного и б) сдвигового воздействия приводит к различным химическим реакциям в смесях молекулярных кристаллических веществ.

Исследовано образование кристаллических промежуточных -продуктов в механохимических реакциях в системах «глицин-щавелевая кислота» и «оксид цинка-фумаровая кислота», показано различие результатов реакции при проведении процессов в условиях контролируемой обработки в модельных аппаратах и в условиях обработки в мельнице.

Для ряда механохимических реакций в модельных аппаратах проведены оценки значений энергетического выхода.

Практическая значимость: Впервые для проведения механохимического органического синтеза в смесях молекулярных кристаллов использованы модельные установки, позволяющие осуществлять преимущественно ударную либо сдвиговую механическую обработку в контролируемых режимах.

Установлено, что проведение механохимических реакций в смесях молекулярных кристаллических веществ в мельнице и в модельных установках способно давать различные результаты, порой диаметрально противоположные.

Продемонстрирована возможность и перспективность использования модельных установок для более полного понимания динамики химических превращений при механическом воздействии, чем это возможно при использовании мельниц.

Все эти результаты имеют большое практическое значение не только для выяснения физических причин протекания при механической обработке синтеза конкретных молекулярных соединений (в том числе - фармакологических препаратов), но и для достижения прогресса в стремлении подойти с научных позиций к проблеме выбора оптимальных условий механической обработки для этих, конкретных, и других, аналогичных реакций.

На защиту выносятся:

1. Данные по различию протекания химических реакций (между глицином и малоновой кислотой: между пироксикамом и янтарной кислотой) при использовании преимущественно ударного или сдвигового механического воздействия.

2. Сведения о влиянии режима механической обработки и присутствия жидкости на динамику превращения в смесях молекулярных кристаллов.

3. Возможность использовать проведение синтеза при периодическом импульсном ударном воздействии на смесь веществ с заданным количеством одинаковых (изоэнергетических) ударов для изучения образования промежуточных продуктов.

Апробация работы. Результаты работы были представлены в стендовых и устных докладах на международных и национальных конференциях: XL VIII Международная научная студенческая конференция МНСК-2010, секция «Химия» (Новосибирск, 2010), International School of Crystallization (Granada, Spain, 2010), XV Симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул (Петрозаводск, 2010), XLIX Международная научная студенческая конференция МНСК-2011, секция «Химия» - 2 место (Новосибирск, 2011), VI Национальная кристаллохимическая конференция (Суздаль, 2011), XXII Congress of the International Union of Crystallography (Madrid, Spain, 2011), 12th International Conference of Pharmacy and Applied Physical Chemistry (PhandTA 12) (Graz, Austria, 2012), IV International Conference Fundamental Bases of Mechanochemical Technologies (FBMT 2013) (Новосибирск, 2013), 21st International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State (ICCOSS 2013) (Oxford, UK, 2013), XXIII Congress of the International Union of Crystallography (Montreal, Canada, 2014).

По результатам работы были подготовлены и опубликованы статьи в рецензируемых журналах: Crystal Engineering Communications, Журнал физической химии, Faraday Discussions, Доклады Академии наук.

Диссертационная работа выполнена в рамках плана научно-исследовательских работ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук, при поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований (11-03-00684,12-03-31663, 13-03-92704, 13-03-00795), проекта Минобрнауки РФ №1828, соглашения Мин.Обр.науки №14.В37.21.1093, а также гранта Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (проект НШ-279.2014.3).

Личный вклад автора.

Все эксперименты по механохимическому синтезу и рентгенофазовому анализу проведены автором лично. Автор принимал активное участие в создании и улучшении экспериментальных установок, обработке результатов, подготовке и написании научных публикаций, представлении стендовых и устных докладов на научных конференциях. Анализ полученных результатов проводился совместно с научным руководителем.

Публикации. Материалы диссертационной работы представлены в 16 публикациях, из них 5 статей в рецензируемых журналах, входящих в базу WoS и список ВАК и 11 тезисов докладов на российских и международных конференциях.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, включая 44 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 109 наименований. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка цитируемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления работы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе представлен обзор литературных данных. Рассмотрены основные понятия механохимии. Представлена общая характеристика явлений, происходящих в твердом теле при

различных видах механической нагрузки, кратко описаны аппараты, предназначенные и используемые для механической обработки твердых тел. Рассмотрены наиболее важные работы в области изучения механохимических реакций, выявления механизмов, определения динамики и кинетики протекающих процессов, а также их возможного практического применения. Дано понятие энергетического выхода механохимической реакции. Описаны работы, посвященные механохимическим реакциям в органических кристаллических веществах.

Во второй главе описаны способы реализации контролируемой механической нагрузки преимущественно ударного или сдвигового типа с использованием модельных установок, разработанных в рамках данной работы. Представлены принципы действия модельных установок (Рис.1), описаны методики проведения механохимических исследований.

Рис.1. Схемы установок преимущественно ударной (слева) и преимущественно сдвиговой (справа) обработки.

Приведены данные об использованных реактивах и их наиболее важных физико-химических свойствах.

В третьей главе приведены результаты изучения механохимических реакций в установке преимущественно ударной механической обработки для пяти систем, для которых ранее были описаны механохимические реакции при обработке в мельнице.

При изучении системы «глицин-щавелевая кислота» было обнаружено, что в смеси а-глицина и дигидрата щавелевой кислоты с мольным соотношением 1:1 механическая обработка приводит к образованию соли окслата бис-глициния (мольное соотношение 2:1), которая в дальнейшем превращается в кислый оксалат глициния - ожидаемый конечный продукт.

С использованием калибровочных смесей был проведен количественный фазовый анализ на ряде временных точек, который показал динамику накопления и расходования промежуточного и конечного продуктов в реакционной смеси (Рис.2).

О 1 2 2.5 13 14 16 18

общее время обработки, мин □ гпицин -А- оксалат бис-глициния

-ф- дигидрат щавелевой кислоты кислый оксалат глициния I

Рис.2. Изменение относительного содержания фаз в реакционных смесях глицина и щавелевой кислоты в зависимости от времени механической обработки.

Для системы «глицин-малоновая кислота» было показано, что в условиях обработки в «ударной» модельной установке механохимический синтез соли кислого малоната глициния не протекает до конца при использовании смесей с мольным соотношением глицина и малоновой кислоты 1:1. Было замечено, что приготовленные смеси после некоторого стояния на воздухе становились «влажными», вязкими, хотя отдельные компоненты гигроскопичными не являются. При использовании смесей с мольным соотношением глицина и малоновой кислоты 3:1, порошки оставались сыпучими. Эксперименты показали, что при продолжительной (более 45 минут) механической обработке в реакционной смеси появляется новая кристаллическая фаза (Рис.3).

1 1? 1 1 " 1 . 1 * 1 * .11 Л .1 * 1 л > * Л

' л Л

А 1 ! . А А

А . 1 ЛГ

1 А 1 А а! ; ! л Л

к \ 1 . К* » . ^ А ,1.

1-Г—

18

21

24

27

30

33

36

39

а- малоновая кислота

у-глицин

кислый

малонат

глициния

а-глицин

Р- малоновая кислота

экспериментальный образец

12 1$

Рис.3. Появление в дифрактограмме реакционной смеси новых пиков неизвестной фазы (*), приведены также теоретические дифрактограммы всех возможных компонентов.

При обработке смеси «оксид цинка-фумаровая кислота» в мельнице были проведены реакции механохимического синтеза ряда кристаллогидратов фумарата цинка. В ходе экспериментов с «ударной» установкой было показано, что при изначальном мольном соотношении - оксид цинка : фумаровая кислота : вода = 1:1:3, единственным результатом механической обработки было образование пентагидрата фумарата цинка. Было обнаружено, что

образование тетрагидрата фумарата цинка происходит через кристаллизацию пентагидрата. В отличие от обработки в мельнице, при которой реакция проходит до конца, до образования тетрагидрата, в установке преимущественно ударной обработки процесс удалось остановить на стадии образования промежуточного продукта реакции, а именно пентагидрата.

Для систем «мелоксикам-янтарная кислота» и «пироксикам-янтарная кислота» было показано, что для осуществления механохимического синтеза со-кристаллов необходимо участие небольшой добавки растворителя (этанола).

Для проведенных до полного превращения механохимических реакций были сделаны оценки значений энергетических выходов, и было показано, что для синтеза со-кристаллов мелоксикама с янтарной кислотой энергетический выход выше, чем для синтеза аналогичных со-кристаллов пироксикама с янтарной кислотой. Такие оценки позволяют сравнивать эффективность механохимического подхода к проведению того или иного синтеза.

В главе 4 приведены результаты механохимических экспериментов с установкой преимущественно сдвиговой механической обработки для каждой из пяти систем. Сопоставлены результаты «ударного» и «сдвигового» воздействий.

В системе «глицин-щавелевая кислота» существенных различий в протекании синтеза в условиях преимущественно ударной или сдвигой обработки замечено не было. Реакция в «сдвиговой установке» также начиналась с формирования оксалата бис-глициния, который в дальнейшем реагировал с щавелевой кислотой с образованием кислого оксалата глициния.

В системе «глицин-малоновая кислота» было показано образование соли кислого малоната глициния при непродолжительной сдвиговой механической обработке (5-10 минут), при этом длительная (больше 20 минут) обработка в «сдвиговой» установке приводила к превращению смеси порошков в вязкую влажную массу. Подобного превращения реакционных смесей не наблюдалось при использовании «ударной» установки. Появления неизвестной фазы после «сдвиговой» механической обработки не наблюдалось, в отличие от «ударной» обработки.

В системе «оксид цинка-фумаровая кислота» было обнаружено, что в «сдвиговой» установке происходит образование пентагидрата фумарата цинка, но с малыми степенями превращения. Причиной тому, скорее всего, является испарение жидкой воды из зоны реакции в установке сдвиговой обработки -как только вода уходит из реакционной смеси, реакция прекращается. В «ударной» установке этого не происходило благодаря закрытой зоне реакции (между наковальней и бойком).

В системе «мелоксикам-янтарная кислота в «сдвиговой» установке наблюдалось частичное превращение реагентов в со-кристалл при добавлении этанола к реакционной смеси, однако полного превращения в со-кристалл достигнуть не удавалось из-за испарения этанола из смеси.

Для системы «пироксикам-янтарная кислота» показано существенное различие между ударным и сдвиговым механическим воздействием.

+ - пироксикам

+ + + . +

* - со-кристалл

"I-•-1-'-1-ч

ю 20 зо а)

+ - пнроксикам * - со-кристалл

м !

Рис.4. Сравнение результатов преимущественно ударного (а) и сдвигового (б) механического воздействия на смесь порошков пироксикама и янтарной кислоты.

В то время как в «ударной» установке был получен со-кристалл с полным превращением реагентов, в «сдвиговой» установке образования со-кристалла не происходило (Рис.4), наблюдался только цвиттер-ионный переход в пироксикаме.

В главе 5 приведены данные дополнительных экспериментов, проведенных для проверки выдвинутых предположений, и обсуждение полученных результатов.

Для системы «глицин-щавелевая кислота» были выдвинуты предположения о причинах образования промежуточного продукта в механохимическом процессе, проведена корреляция с процессами кристаллизации из водных растворов. Для выяснения роли воды в протекании реакции синтеза соли при механической обработке твердых глицина и малоновой кислоты важно было понять, происходит синтез соли только во время удара или также и между ударами. Если реакция происходит только во время удара, то тогда степень превращения будет пропорциональна количеству ударов,

по крайней мере, на начальных степенях превращения. Используя возможность изменения частоты ударов в ударном устройстве, была изучена степень превращения в реакции «глицин + малоновая кислота» в зависимости от числа ударов, дозы подведенной механической энергии и полного времени механической обработки (Рис. 5 - 7).

Из Рис. 5 можно видеть, что при одинаковом количестве ударов степень превращения выше в тех экспериментах, в которых энергия единичного удара больше. На первый взгляд это указывает не только на то, что реакция происходит исключительно во время удара, но и на то, что есть зависимость от дозы подводимой энергии. Однако в координатах «подведенная доза механической энергии - степень превращения» результаты экспериментов при обработке в разных условиях не ложатся на одну прямую линию, что указывало бы на протекание реакции при механическом ударе. Более того, при подведении одинаковой дозы механической энергии к смеси веществ, степень превращения оказывается выше в случаях с меньшей энергией единичного удара (Рис. 6). Такой парадоксальный, на первый взгляд, результат находит простое объяснение, если обратить внимание на то, что для подведения к системе одинаковой энергии при слабом ударе, нужно большее время. Из Рис. 5 видно, что для произведения по реакционной смеси 500, 1000 и 1500 ударов при частоте 1,67 Гц требуется в два раза большее время, чем при частоте ударов 3,33 Гц. На самом деле, в пределах ошибки измерений все данные, кроме начальных точек, ложатся на прямую линию в координатах «степень превращения - общее время обработки» (Рис.7), что указывает на протекание реакции не только во время удара, но и между ударами. За начальные времена, от 0 до 150 секунд, происходит, очевидно, первичное дробление твердых реагентов, когда удары с энергией 22 мДж приводят к большим разрушениям, чем удары с энергией 8 мДж. После этого размеры кристаллов в обрабатываемом слое меняются мало.

1.1

1.0

0.9

3 0.8 к

1 0.7 а)

3" 0.6

аз

о.

ш о я

0) о.

104

1 0.3 ф

¿3 0.2 0.1 0.0

1.67 Гц (22 мДж) 3.33 Гц (8 мДж)

—I—

500

1000

1500

2000

2500

Количество ударов, п

Рис.5. Разные режимы работы модельной «ударной» установки -зависимости степени превращения от числа ударов.

ш

3

га

0) с: 0 н

О

0.9 -

0.8 -

0.5

-* 3,33 Гц (импульс 8 мДж) ■ 1.67 Гц (импульс 22 мДж)

30

~1—

35

0 5 10 15 20 25

Механическая энергия, Дж

Рис.6. Разные режимы работы модельной «ударной» установки зависимости степени превращения от количества подведенной энергии.

X З.ЗЗНг) • 1,67 Нг

—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—

100 200 300 400 500 600

—I—

700

800

Время обработки, с

Рис.7. Разные режимы работы модельной «ударной» установки — зависимости степени превращения от полного времени механической обработки.

Сдвиговая обработка в системе «глицин-малоновая кислота» приводит преимущественно к превращению реакционных смесей в вязкую массу - либо по причине гигроскопичности порошков, либо из-за эвтектического плавления.

Данные, полученные методом ДСК, показали, что при нагреве смеси «глицин — малоновая кислота», поглотившей воду, происходит плавление около температуры 116 °С с потерей веса, обусловленной выделением воды. При выдерживании смеси в сухой атмосфере поглощение воды не происходит, не наблюдается и эндотермического пика плавления, нет потери массы. При выдерживании сухой смеси «глицин - малоновая кислота» во влажной атмосфере вновь происходит поглощение воды в количестве, кратном мольным долям компонентов в смеси. При нагреве этой смеси снова наблюдается плавление с потерей воды.

Микроскопический снимок полученного таким образом образца представлен на Рис. 8 слева. Отчетливо видны следы пузырей, которые указывают на то, что испарение воды

происходило из расплава. При хранении во влажном воздухе уже при комнатной температуре наблюдалось плавление смеси «глицин - малоновая кислота», о чем можно судить по объединению мелких пузырей в крупные, что хорошо видно при сравнении левой и правой фотографий (Рис. 8). Появление больших пузырей вызвано стремлением системы уменьшить поверхностную энергию. Такое объединение возможно только при снижении вязкости твердого состояния до начала текучести.

Рис.8. Смесь глицина и малоновой кислоты после ДСК (слева) и через некоторое время (справа) под объективом микроскопа, указано движение пузырей в расплавленной области в центре.

Таким образом, превращение смеси глицина и малоновой кислоты в вязкую массу объясняется образованием кристаллогидратов малоната глициния на контактах частиц с участием атмосферной влаги, которая способна проникнуть в «сдвиговую» установку.

Появление новых пиков при обработке смеси «глицин — малоновая кислота», приписанных образованию неизвестной пока фазы, которое наблюдалось в порошковых дифрактограммах образцов, подвергнутых преимущественно ударной механической обработке, связано с уплотнением вещества (феномен «таблетирования»). Такое «таблетирование» не имеет места в «сдвиговой» установке, зато возникает при более интенсивной

механической обработке в мельнице. Эксперименты с использованием мельницы Retsch Cryomill показали, что после длительной (60 минут) обработки реакционной смеси реакционные смеси образуют плотный слой вещества на торцах барабанов, при этом порошковые дифрактограммы этого вещества имеют те самые пики, приписываемые новой фазе. Однако раздельный пробоотбор вещества с торцов барабана и из его середины дал образцы с различными порошковыми дифрактограммами. Дифрактограмма вещества из слоя на торце барабана показала присутствие новой фазы - как и в случае «ударной» установки, в то время как вещество из середины барабана содержало заметное количество кислого малоната глициния, как в случае «сдвиговой» установки.

Это указывает на то, что в мельнице реализуется и ударное, и сдвиговое воздействие, в то время как в модельных установках «удар» и «сдвиг» были разделены и приводили к разным результатам механохимической реакции.

С целью воспроизведения описанного в литературе двухстадийного синтеза тетрагидрата фумарата цинка была проведена механическая обработка оксида цинка и фумаровой кислоты в шаровой мельнице SPEX 8000. В то время как использование «ударной» установки привело к образованию пентагидрата фумарата цинка (дальнейшего превращения в тетрагидрат не происходило), в мельнице реакция протекала до конца - наблюдалось образование пентагидрата и его дальнейшее превращение в тетрагидрат фумарата цинка (Рис. 9).

Исходя из данных о кристаллических структурах обоих кристаллогидратов, можно предположить, что для выделения одного эквивалента воды и последующей перестройки металл-органического каркаса требуются значительная интенсивность подведения механической энергии. Использование модельной установки позволило провести только первую стадию реакции, которая в мельнице протекает до конца.

29

26

Рис.9. Образование пентагидрата фумарата цинка после механической обработки в «ударной» установке (вверху) и в мельнице 8РЕХ (внизу). Положение основных пиков указано для тетрагидрата (отсутствует в первом случае) и пентагидрата фумарата цинка.

В случае системы «пироксикам-янтарная кислота» образования со-кристалла в условиях преимущественно сдвиговой обработки не наблюдалось вовсе, поэтому были проведены эксперименты, в которых предварительно полученный со-кристалл подвергали сдвиговому механическому воздействию. В результате порошок приобретал светло-желтую окраску (как и в экспериментах, описанных в Главе 4), анализ порошковых дифрактограмм показал присутствие пироксикама в образце. Более длительная обработка привела к исчезновению пиков, соответствующих со-кристаллу, и уширению пиков пироксикама (Рис. 10).

Таким образом, для системы «пироксикам-янтарная кислота» сдвиговая обработка не только не приводила к образованию со-кристалла, но и вызывала разложение заранее синтезированного со-кристалла.

Возможность термического разложения со-кристалла, вызванного трением при работе установки, была опровергнута проведением анализа со-кристалла методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Было показано, что разложение со-кристалла происходит при 170 °С, в то время как при работе «сдвиговой» установки такие температуры не достигаются.

сокристалл

пнрокснкам

-Г" 10

20

2 £

30

Рис.10. Разложение со-кристалла пирокснкама и янтарной кислоты, подвергнутого сдвиговой механической обработке в модельной установке. Пояснения приведены в тексте

Выводы

1. Разделение механического воздействия в модельной установке стесненного удара и в установке сдвигового воздействия позволило нам обнаружить существенное различие в протекании механохимических реакций в условиях удара и сдвига.

В частности, было показано, что реакция между а-глицином и /З-малоновой кислотой происходит в условиях сдвиговой обработки с образованием соли кислого малоната глициния, в то время как условия стесненного удара препятствуют накоплению продукта и вызывают появление новой, неизвестной пока фазы. Наоборот, в системе «пироксикам-янтарная кислота» условия стесненного удара оказались благоприятными для образования со-кристалла, а при сдвиговой нагрузке на смесь пироксикама с янтарной кислотой не происходило образования никаких продуктов; при сдвиговой нагрузке на со-кристалл пироксикама с янтарной кислотой наблюдалось его разложение на компоненты.

2. С использованием модельной установки механической обработки стесненным ударом было экспериментально доказано, что бис-глициния оксалат является промежуточным, а кислый оксалат глициния — конечным продуктами механохимической реакции а-глицина с дигидратом щавелевой кислоты.

3. Проведение механохимической реакции в модельной установке стесненного удара позволило нам останавливать двухстадийную механохимическую реакцию на образовании промежуточного продукта, как это было показано на примере реакции оксида цинка и фумаровой кислоты в присутствии жидкой воды, для которой конечным продуктом является тетрагидрат фумарата цинка, а промежуточным - пентагидрат фумарата цинка.

4. Были проведены оценочные вычисления энергетических выходов четырех механохимических реакций: ад+-СН2-СОО" + С2Н204-2Н20 = (МН3+-СН2-С00Н)С2Н04 + 2Н20;

Энергетический выход ~ 2-10~5 моль/Дж.

ТпО + С4Н4О4 + 4 Н20 = 2п2+(С4Н2042")-5Н20;

Энергетический выход ~ 1 • 10~5 моль/Дж. 2 СиНвИзС^, + С4Н604 = (С14Н1зКЗ0482)2-(С4Н604);

Энергетический выход -1,1 ■ 10~5 моль/Дж.

2 C15H13N3O4S + С4Н604 = (С 15Н 13N304S)2• (С4Н6О4); Энергетический выход -0,6-10"5 моль/Дж.

Список цитируемой литературы

[1] Friscic, Т. Recent Advances in Understanding the Mechanism of Cocrystal Formation via Grinding / T. Friscic, W. Jones // Crystal Growth & Design. - 2009. - V. 9, N. 3,- P. 1621-1637.

[2] Urakaev, F. Kh. Mechanism and kinetics of mechanochemical processes in communiting devices 1.Theory / F. Kh. Urakaev, V.V. Boldyrev // Powder Technology. - 2000. - V.107. - P. 93- 107.

[3] Urakaev, F.Kh. Mechanism and kinetics of mechanochemical processes in communiting devices 2. Applications of the theory. Experiment / F.Kh.Urakaev, V.V. Boldyrev // Powder Technology. -2000. - V.107. - P. 197- 206.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи:

1. Following the products of mechanochemical synthesis step by step /

1.A. Tumanov, A.F. Achkasov, E.V. Boldyreva, V.V. Boldyrev // CrystEngComm. - 2011. - N. 13,- P. 2213-2216.

2. О возможностях обнаружения промежуточных состояний в механохимическом синтезе молекулярных комплексов / И.А. Туманов, А.Ф. Ачкасов, Е.В. Болдырева, В.В. Болдырев // Журнал физической химии. - 2012. - Т. 86, №6. - С. 1125-1128.

3. Michalchuk, A.A.L. Complexities of mechanochemistry: elucidation of processes occurring in mechanical activators via implementation of simple organic system / A.A.L. Michalchuk, I.A. Tumanov, E.V. Boldyreva // CrystEngComm. - 2013. - V.15. -P. 6403-6412.

4. Advances in elucidating mechanochemical complexities via implementation of a simple organic system / A.A.L. Michalchuk, I. A. Tumanov, V.A. Drebushchak, E.V. Boldyreva // Faraday Discuss. -2014. DOI: 10.1039/C3FD00150D.

5. Качественно различное влияние сдвиговой и ударной нагрузки на механохимическую со-кристаллизацию пироксикама и янтарной кислоты / И.А.Туманов, А.Ф. Ачкасов, С.А. Мызь, Е.В. Болдырева,

В.В. Болдырев // Доклады Академии наук. - 2014. - Т.457, № 6 - с. 670-675.

Тезисы докладов:

1. Туманов, И.А. Механохимический синтез ко-кристаллов глицина и щавелевой кислоты / И.А. Туманов // Студент и научно-технический прогресс: тезисы докладов XLVIII Международной научной студенческой конференции, секция «Химия» -Новосибирск, 2010. - С. 198.

2. Mechanochemical co-crystallization of glycine and oxalic acid / I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, E.V. Boldyreva, V.V Boldyrev // Abstracts International School of Crystallization (May 24-28 2010, Granada, Spain) -Granada, 2010 - P. 115.

3. Механохимическая сокристаллизация глицина и щавелевой кислоты / И.А. Туманов, А.Ф. Ачкасов, Е.В. Болдырева, В.В. Болдырев // Сборник тезисов XV Симпозиума по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул. -Петрозаводск, 2010. - с. 65

4. Туманов, И.А. Возможности обнаружения промежуточных продуктов механохимического синтеза молекулярных комплексов / И.А. Туманов // Сборник тезисов XLIX Международной научной студенческой конференции, секция «Химия». - Новосибирск, 2011. -С.200.

5. Стадийность механохимического органического синтеза -кристаллохимические аспекты (на примере системы "глицин-щавелевая кислота") / И.А. Туманов, А.Ф. Ачкасов, Е.В. Болдырева, В.В. Болдырев // Сборник тезисов VI Национальной кристаллохимической конференции. - Суздаль, 2011.

6. Controlled mechanochemical synthesis. Relating chemistry to crystal structures / I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, E.V. Boldyreva, V.V Boldyrev // Abstracts of XXII Congress of the International Union of Crystallography -Madrid, 2011 - P. C602.

7. Following the products of mechanochemical synthesis step by step / I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, E.V. Boldyreva, V.V Boldyrev // Abstracts of 12th International Conference of Pharmacy and Applied Physical Chemistry PhandTA 12 - Graz, Austria, 2012. - P. 79.

8. Comparing different types of mechanical treatment on several "drug -carboxylic acid" systems / I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, S.A. Myz, E.V. Boldyreva, V.V. Boldyrev // Abstracts of IV International conference Fundamental Bases of Mechanochemical Technologies FBMT 2013 - Novosibirsk, 2013.

9. Comparing different types of mechanical treatment on several "drug -carboxylic acid" systems / I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, S.A. Myz, E.V. Boldyreva, V.V. Boldyrev// Abstracts of 21st International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State ICCOSS 2013 -Oxford, 201 - P.83.

10. Mechanical or thermal — the true nature of mechanochemical reactions in a model system / A.A.L. Michalchuk, I.A. Tumanov, C.R. Pulham, E.V. Boldyreva // Abstracts of 21st International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State ICCOSS 2013 - Oxford, 2013 -P.82.

11. Difference of shear and impact treatment for mechanical co-crystallization / I.A. Tumanov, A.F. Achkasov, S.A. Myz, E.V. Boldyreva, V.V. Boldyrev // Abstracts of XXIII Congress of the International Union of Crystallography - Montreal, 2014 - P.C1575.

Подписано в печать 17.10.2014 г. Печать цифровая. Бумага офсетная. Формат 60x84/16. Усл. а. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ № 230

Отпечатано в типографии «Срочная полиграфия» ИП Малыгин Алексей Михайлович 630090, Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 6/1, оф. 104 Тел. (383) 217-43-46, 8-913-922-19-07