Особенности реакции кватернизации полимеров винилэтинилтриметилпиперидола тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

»Ту ^¿1

н2 прав

ХАКИМХОДЖАЕВ СИРОДЖИДДИН НАЖМИДДИНОВИЧ

Особенности реакции кватернизации полимеров винилэтинилтриметилпиперидола

02.00.06 -ХИМИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ДУШАНБЕ - 2000

Работа выполнена в лаборатории "Химии высокомолекулярных соединений" Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Доктор химических наук, чл.-корр. АН Республики Таджикистан, профессор ХАЛИКОВ Д.Х.

Доктор химических наук, чл.-корр. АН Республики Таджикистан,

профессор КИМСАНОВ Б.Х.

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Шарифова З.Б.

Ведущая Худжандский научный центр АН

организация: Республики Таджикистан

Защита состоится 17 мая 2000г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета К 013.02.02. по защитам диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук при Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан по адресу: 734063 г. Душанбе - 63, ул. Айни, 299/2. E-mail: guli@academy.td.silk.org

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии им В.И. Никитина АН Республики Таджикистан.

Автореферат разослан 15 апреля 2000 года

. Ученый секретарь диссертационного совета, .

кандидат химических 1наук ^/{.(jitl^ КАСЫМОВА Г.Ф.

Wo Л V9C2, -1 —о "У /~)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Гидрофильные полимеры линейной и сетчатой структуры, благодаря уникальному набору физико-химических свойств, нашли широкое применение в различных областях мслпцппм, сельского хозяйства, биотехнологии, электроники и т. л. В связи с ним, полимеры этншиншиерилол^ представляют собой весьма перспективный объект, поскольку в своей структуре содержат как гидрофильные - гндро-ксильные, карбоксильные и амидные, так 1) гидрофобные - алкнльные радикалы, полимерные цепочки - группы, что позволяет путем регулирования гндрофобно-гидрофильного баланса в пределах макромолекулы получить гидрогели с необходимыми физико-химическими свойствами. В настоящее время синтезированы различные классы полимеров этинилпиперидола, п том числе квартернзование производные, изучены их физико-химические и биологические свойства. Эти полимеры нашлн применение как высокоэффективные средства н качестве детокепкаторов при накоплении в организме эндогенных токсинов. Однако, кино »пса и механизм реакции алкилировання этих систем до сих пор не были изучены.

В связи с широким практическим применением актуальной является разработка фундаментальных основ и технологии получения водорастворимых и водоняоухающих систем на основе полимеров этинилпиперидола, путем изучения особенности реакции их кватернизацин с использованием алкнлирующи.ч агентов различной природы. Изучение особенности реакции кватернпзацни, представляет интерес также в связи с необходимостью установления содержания попогенных групп в макромолекуле и колнчест-. ва узлов в пространственной сетке. В свою очередь количество попогенных групп в макромолекуле н природа протнвоноиа определяют целый комплекс физико-химических характеристик, таких, как набухаемость, сорбция, ионный обмен и т.д.

Цель н задачи исследования. Целыо диссертационной работы, является изучение особенности реакции кватерннзации сетчатых полимеров этинилпиперидола гшюндалкиламн и использование полученных результатов для разработки способа получения водопабухаюшен системы, В связи с поставленной целыо задачами настоящего исследования были:

• Изучение особенности кислотно-основного равновесия и механизма ионизации полимеров этинилпиперидола, а также реакции ионного обмена с использованием трииоднда калия.

• Изучение особенности реакции кватернизации полимеров с галои-далкилами различной длины алкилного радикала н получения водо-набухающей системы на основе производных этнпилпинеридола.

• Изучение реакции кватернизации сетчатых полимеров монохлорук-суснон кислотой и использование полученных результатов для разработки технологии получения бетанновых солей этннилпиперндола в водной среде.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР Института химии им. В.И. Никитина ЛН Республики Таджикистан «Разработка и опытно-промышленное испытание полимерных систем на основе производных линилп1..'еридола и пектиновых веществ». (Номер госрегистрации 000000356 ог 15.03.96г.).

Научна» новизна работы. Изучена закономерность ионизации полимеров 'минилпнперидола в широкой области густоты сшивки, определены величины статистической обменной емкости (Е), рКх> н кинетические параметры реакщш протонирошшия. Показано, что константа скорости реакции, как и величины II и рКч, а также пабухаемость сетчатых полимеров существенно зависят от степени сшивки гидрогеля. Влияние последнего параметра па кислотно-основное равновесие и сорбционпые свойства попов связано с неоднородностью структуры сетчатых полимеров при росте плопюстн межмолек лярных связей.

Впервые изучено влияние длины алкилного радикала и его функциональной группы на формирование состава кватерппзоваппых полимеров чтинилпиперидола н, выявлена роль вюрпчных структур продуктов реакции на ход процесса модификации макромолекул.

Ризрабо1ап одностадийный способ кватернизации полимеров этинил-ниперидола моно.члоруксусной кислотой в водной среде н установлено существенное влияния впуфи- и межценного взаимодействия ноногенных I р> (III нолпбетуиновой со ш на к'чеппе процесса хлорацелнровапия.

Впервые изучены паб>хаемоеть и реакция ионного обмена кватернн-юванных образцов в ишпеимоети от состава мономерных звеньев, приро-ди пропшопопа и рП среды, свидетельствующие о возможности синтеза

к1

С1нм);| - чунствигельных полимеров на основе производных этинилшше-рндо.ш.

Впервые по данным изогермы и кинетики сорбции йода целлюлозным

» V *

мшериалом, содержащие привитые квагернизованые поли-ВЭТП проверена численная оценка соошстствующнх констант равновесие и скорости

реакции, свидетельствующие о существенной роли конформапионных и»-мененни полимерной цепи на ход взаимодействия макромолекул с шико-молекулярными агентами.

Практическая значимость работы. Использование сетчатых полимеров этшшлпиперидола и демонстрация возможности получения высо-конабухагощих систем на основе их кватершпованных систем, расширяет круг синтетических полимеррв для создания новых полимерных гидрогелей, которые могуг найти применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве стимул-чувствительных, макромолскулярпых терапевтических средств, сорбентов и т.д. Разработанный одностадийный способ получения бетаиновых солей сетчатых полимеров этинилпнперидола в водной среде значительно упрощает технологию получения гемо- и энте-росорбецтов на основе этих полимеров. Разработанные в ходе исследования аналитические и физико-химические способы определения степени анкетирования могут быть использованы при составлении нормативных документов в качестве методики котроля состава исходных, промежуточных и конечных продуктов реакции.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8-и публикациях, включающих 3-й тезиса докладов.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на юбилейной научной конференции, посвященной 95-летию академика ЛИ РТ В.И. Никитина (Душанбе, 1997г.); па 5-м Международном симпозиуме ученых тюрко-язычпых стран «Полимеры и полимерные композиты» (Ал-маты, 1999г.); па Международном симпозиуме «'Наука о полимерах на пороге XXI века» (Ташксцт, 1999г.);

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения', обзора литературы, экспериментальной части, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 106 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 рисунками и 7 таблицами. Список цитируемой литературы включает 101 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕР>1<АНИЕ РАБОТЫ

Синтез ||"с\о,<и!.1\ но.щмсрив. Синтез сетчатых полимеров (СП) 1,2,5-тримепп-4-пш(п.т)тши1л-4-ш1пернлола (ВЭТ11) осуществляли при комнатном темпера!)ре, в водно-солевой среде, используя в качестве инициатора полимеризации персульфат аммония, а в качестве сшивающего агента - меш.тенбиеакриламид (ВИС). Полученный полимер набухали в

иоде, проминали 0,9% раствором хлорида натрия и измельчали путем про-давлнвания через сегку с ячейкой 2 мм на специальном прессе, нейтрали-ювалн 0,5 и раствором NaOH и промывали дистиллированной водой. Синтез линейных полимеров ВЭТП и 1,2,5-тримстнл-4-пзопропилэтпнил-4-нинеридола (ИПЭТГ1) проводили в этих же условиях в отсутствии сшивающего агента. В настоящей работе СП ВЭТП обозначены буквой В, за коюрой ставятся массовые проценты 1>ИС и исходной реакционной среде.

. 1. ICuaicpuinauiiii минеральными кислотами.

Для полимеров этппилпиперндола реакция кватернизацин является важнейшей стадией, поскольку она приводит к водораетворимостн линейного и вс^опабухаемостн сетчатого полимеров Степень ионизации влияет и па структурные характеристики и конформацпопное состояние цепей сетчатых полнмерои. СП ВЭТП относится к полимерным основаниям. Полому и качестве наиболее доступного кватерпизующего агента памп бы ли пенбльзовани минеральные кислоты.

Изучение кинетики поглощения HCl полимерами этнпплпииерндола показало, что для них, в отличие от исходных мономеров, равновесие дос-ntnieic:! после определенной продолжительности реакции Ki;ai ер низании, которая увеличивается с ростом степени сшивки. Максимальная продолжительность реакции для достижения равноьссия, как будет показано ниже, составляла 25-30 часов, i )оэтому, для уверенности измерение равновесных значений pH проводили через 45-50 часов после начала контакта полимера с раствором. Для сравнения проводилась также кватернизацин мономеров н линейных полимеров ВЭТП и ИПЭТП.

Результаты тненцнометрнчсского титрования и виде зависимости pH pací вора от количества мжв HCl, добавленного к навеске вещества, отнесенных к единице массы соответствующих компонентов (гп) представлены па рис. !. Используя обласп, перехода потсициомстрнческих кривых, была рассчтана сышсшческая обменная емкость (Е) мономеров и полимеров миинлшшеридола, которые представлены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, чю величина Е для обоих мономеров полностью совпадает с теоретически рассчитанными данными.-Для линейных полимеров величина Ii ниже, чем для мономеров, что связано с привесками инициаюра в конце полимерных цепей и, как было показано ранее в рабо-iax Д.Х. Халнкова и др., с наличием гидратной воды в воздушно сухих полимерах. Для сесштых полимеров дальнейшее снижение величины Е, по-

1 о 1 2 з 4 5 8

ш, ыэк/г

Рис 1 Кризьэ потенциомвтричзС(<ого титрования мономеров и полимеров этинилпилеридола ВЭТП(1); ИПЭТП(2); ПВЭТП(З); ПИПЭТП(4);В2(5); В4(5); В6(7); В8(8); В10(9); В13(10); В16(11); В20(12).

мимо перечисленных причин связано, также, с наличием в составе гидрогеля нспоногенного сшивающего агента. Зависимость величины Е от содержания БИС в исходной реакционной смеси описывается корреляционным уравнением третьего порядка при коэффициенте корреляции R2 = 0,8499.

Е = -0,0009[БИС]о3 + 0,0384[БИС]о2 - 0,5381 [БИС]0 + 4,95 (1) Согласно этому уравнению величина Е при нулевом значении [БИС]0 экстраполируется в оси ординат к значению 4,95, т.е. к величине обменной ем' кости соответствующие линейному полимеру ВЭТП (табл. 1). Для расчета характеристической константы ионизации (рКх) результаты нигснциомегрического титрования (рис. 1) были обработаны в координата* ураш/спая Гендерсона-Гассельбаха:

pH = pKx + nLg(u/(l-u» (2)

где (1 - а) - степень ионизации полимера. Величина п учитывает влияние функциональных ~ седних групп на ионизацию данной группы.

Полученные данные достаточно хорошо укладываются в прямолинейную зависимость. Для расчета величины рКх были подобраны корреляционные уравнения, которые вместе с коэффициентом корреляции представлены в табл. 2. Видно, что для всех изученных систем, кроме В6 значение R2 достаточно высокое, что позволяет, говорить о соответствии экспериментальных данных уравнению Гендерсопа-Гассельбаха.

Из таблицы 2 видно также, что при переходе oi мономера к линейному и сетчатому полимерам (кроме BIO u В16) параметр п незначительно возрастает, однако его изменение не является достоверным ,пи loio, чшбы пшорить о значительном затруднении протоаирования , ¡пома «noia полимерной матрицы под действием электрического поля,'соз-д;шйс.',ш>п) ) w;e ношннршшнными группами. При больших степенях сшивки, парамор п шона сш1жас1ся и становится близким к единице, т.е. сис-R'MK ciauoBHKH б.никой к идеальной.

Величина рКл при переходе от мономера к полимеру и с ростом густо-

'tuön. 1.

Значения обменной емкости для мономеров и полимеров

этинилпилеридола.

Шифр Е, мэкв/г

ВЭТП 5,180

ипэтп 4,630

пвэтп 4,950

пипэтп 4,375

В2 3,825

В4 3,450

В6 1,805

В8 2,700

В10 2,680

В13 2,070

В16 - 2,800

В20 * 2 385

ты сетки снижается (табл.2.), т.е. половинная нейтрализация достигается при большей равновесной концентрации ионов водорода по внешнем растворе. Изменение величины рКх, в зависимости от густоты сетки описывается корреляционным уравнением второго порядка при коэффициенте корреляции Я2 = 0,9804

рК, = 0,0022[БИС]2 - 0,12[БИС] + 6,54 (3) Примечательно, что соответствующие данные рКх, согласно уравнению 3 экстраполируются к оси ординат при значении 6,54, которые совпадает с величиной рКх для линейного полимера ВЭТП (табл.2).

Табл. 2.

Корреляционные уравнения, описывающие результаты потенциометри-ческого титрования мономеров и полимеров этинилпиперидола

Шифр Корреляционные уравнения Коэффициент корреляции, И2 рКх

ВЭТП рН = 0,8729Lg((1-a)/a) + 8,1258 0,9840 8,13

ИПЭТП рН = 0.9442Lg((1-a)/a) + 8,3058 0,9846 8,31

ПВЭТП рН = 1,3468Lg((1-a)/a) + 6,5070 0,9910 6,51

ПИПЭТП рН = 1,4012Lg((1-a)/a) + 6,7855 0,9882 6,79

В2 рН = 1,2748Lg((1-a)/a) + 5,6411 0,9756 5,64

В4 рН = 1,3183Lg((1-a)/a) + 6,1298 0,9505 6,13

В6 рН = 1,1180Lg((1-a)/a) + 4,6809 0,7238 4,68

В8 рН = 1,2607Lg((1-a)/a) + 5,6450 0,9396 5,65

В10 рН = 0,5221 Lg((1-a)/a) + 5,5351 0,8925 5,54

В13 рН = 1,4098Lg((1-a)/o) +5,4340 0,8893 5,43

В16 рН = 0,7103Lg((1-a)/a) + 5,9338 0,9423 5,93

В20 рН = 1,0801Lg((1-a)/a) + 5,0134 0,9466 5,01

Полученные результаты свидетельствует, что в полимерах ВЭТП и силу их структурных особенностей иопогенпые группы значительно отдалены друг от друга и реакционная способность пли ионизация их в малой степени зависит от заряженное! и соседних групп. При увеличении сегча-тостп полимера п результате увеличения плотное! и заряда, хотя и проявляется влияние электростатического потенциала на ионизацию функциональных групп, оно в достаточной степени снимается уменьшением концентрации звеньев при набухании попита или образованием ионных пар. Закономерность нонизаш'п функциональных групп полимеров ИГ1ЭТП практически не отличается от закономерности для полимеров ВЭТП, что

[БИС]0, % 10

15

20

----,— ф--- • 140

! I 1>—V* 1 ! (

• -Л Г---1 " 4 120

< 4 - | - - ( \1 - 1 ! 1 : ' 1 : г 100

! ! : 1 ' Г 80

! ! [ ' 2 ! ' "

свидетельствует о малом влиянии СНз -групп основной цепи на состояние кислотно-основного равновесия, протекающего в боковых участках макромолекул.

Как было отмечено выше, степень сшивания макромолекул ВЭТП, оказывает влияние на скорость достижения кислотно-основного равновесия. Кинетические данные в начальный период процесса, четко выявляют зависимость рН от густоты сетки. Экспериментальные данные по кинетике протежирования в широкой области продолжительности процесса соответ-' ствуют корреляционным уравнениям четвертого порядка при коэффициенте корреляции близкой к единице.

Следующим параметром необходимым для расчета константы скорости реакции протоннрования СП ВЭТП является * концентрация функциональных групп при ' различных значениях рН раствора. Для этого была измерена степень набухания соответствующих образцов при различных рН, результаты приводятся на рис. 2.

Видно, что набу-хаемость СП ВЭ'ГП и зависимости о] рН »имение!ся экстремальное максимумом при рН=6, причем выссиа максим) ма снижается с ростом густоты сетки. В области максимума стецеш. набухания с ростом густоты сетки падает, а кривая подчиняйся оспенному закону при коэффициенте корреляции

К2 = 0,9662. . *

Я-131,49|1Л1С|ц-1,1895 (4).

Используя 'ни данные^ а также величины Е иошггоп различной степени вшивки, (табл. .1) были^рассчитаны величины констант скорости реакции проншироиания СП ВЭТП, которые независимо от содержания сши-

60 ] 40

I 20

РН

10

Рис. 2. Набухасмосгь СП ВЭТП в зависимости от рН (1-5) и |усто1ы сетки (6). В3(1); В4(2); В8(3); В 13(4); В20(5).

ваюшсго агента в исходной реакционной смеси ([БИС]0) подчиняются уравнению кинетики реакции 2-го порядка. Полученные данные достаточно хорошо укладываются в степенное уравнение при коэффициенте корреляции к2 = 0,9147:

К = 53,341[БИС]0"ио" (5)

Таким образом, закономерности ионизации полимеров этинилпниери-дола в широкой области густоты сшивки, совместно с данными для линейных полимеров позволяют характеризовать их как систему, обладающую большими потенциальными возможностями к сорбции различных агентов.

2. Кпатернизацня сетчатых полимеров этшшлшшерндола галон-далкнламн и изучение их набухаемостн в иоде

Использование галоидалкилов в качестве кватерпизуюшего агента, приведет к возрастанию гирофобности макромолекул полимеров этинил-пиперидола и, как следствие этого может происходить изменение физико-химических свойств и, в первую очередь, набухаемс—ги гидрогелей.

Кватерннзацию полимеров этинилпнперндола проводили в растворе метанола или этанола. Рассчитанное количество спиртового раствора га-лоидалкила добавляли в реакционную смесь н оставляли при комнатной температуре, до полного завершения реакции (8-20 часов). Продукт реакции количественно переносили на стеклянный фильтр, промывали последовательно водой, 0.5п раствором МаМОд до отрицательной реакции на ион галоида. Фильтрат количественно переносили в мерную колбу соответствующего обт>ема, дистиллированной подои доводили до метки и определяли в нем содержание ионов галоида методами аргентомегрип и УФ -спектроскопии. Для анализа состава продуктов был использован, также, метод гравиметрии. По этому способу наиболее точные данные получаются при высоких степенях алкнлпрованпя, а по УФ-спектроскошш при малых степенях кватерннзацнн.

Процесс нодмстилиронання, также как и протоиирование, протекает до достижения 100%-ного выхода. При этом реакция ¡¡одметн.шровапия имеет свою особенность, заключающуюся в неравномерности процесса -наряду с цепочкой полимера со 100%-ной степенью алкнлирования, существуют макромолекулы с некватешповаными звеньями. В частности, при 50%-ном исходном соотношении Х0 = [СНз1],/[ВЭТП]о, уже достигается 100%-ная величина X = [СН31]/[ВЭТП]. Такой ход взаимосвязи степени кватернизации СП ВЭТТТ от исходного соотношения реагентов, скорее

всего, свидетельствует о кооперативное™ реакции алкнлирования.

При переходе к подпетому этилу, закономерность реакции изменяется. При этом степень алкнлирования с ростом исходной величины Хс = [СНзСНгЧДЮТПЗо, хоть и увеличивается, но не достигает 100%-ного значения X = [СНзОЫИВЭТП], а реакция завершается при достижении

около 60%-иого выхода. О протсканнн реакции кватеринзацин свидетельствует также степень набухания алкилированных образцов. Как видно на рис. 3 степень набухания кватернизованных образцов достигает своих предельных значений уже при исходном соотношении реагентов (Х„) около 20%, является косвенным доказательством кооперативное™ процесса. При этом, как и ожидалось, предельная степень набухания в случае кватернизацин йодистым метилом больше, чем йодистым л шш, что обусловлено большей степенью гндрофобноегк последнего.

Таким образом, совокупность полученных результатов по изучению реакции кватерпизации и пабухаемость сетчатых полимеров этиннЛиипе-ридола действительно свидетельствует о возможности синтеза высокона-бухаемых спаем на основе 01 ВЭТП, которые могут быть использованы в различных областях техники к медицины.

3. Сшио бетанновых солей сетчатых полимеров этн-инлшшеридола в водном растворе Для полимеров эшнилпнперндола реакция кйатершпации обычно осуществляется в ортаннческих растворителях, что приводит к усложнению гечнологии синтеза Р связи с этнй, особое значение приобретает осуществление реактши в вЬдной среде, что было выполнено нами на примере синтеза бстаиновой соли сет чаш* полимеров этиннлпиперидола.

| Хо. МОЛЬ% ]

Рис. 3. Степень набухания метил (а) и этил (б) производных В4 в зависимости ог природы растворителя и иротивоиона СГ(1); Ы03" (2); Г(3);Н20(1,2); С2Н5ОН(3). .

Хлорацнлирование СП ВЭТП осуществляли с помощью натриевом соли монохлоруксусной кислоты (Na-МХУК). Продукт реакции количественно переносят в колонку н промывают сначала водой, потом lit раствором NaN03 до отрицательной реакции па СГ. В промывном растворе количественно устанавливают содержание ионов СГ путем т1гтрования раствором AgNCh. Кроме аргечтометрип для установления степени алкилиро-вания СП ВЭТП были использованы методы гравиметрии и кислотио-основного титрования. СП ВЭТП находящиеся в NO3",- форме переводят в 01 Г, путем последовательного промывания набухшего геля 0,Iii раствором NaOH и метанолом. Далее СП ВЭТП переводят в СГ форму, промывая гель 0,1н HCl, и по разности его концентрации до и после колонки устанавливают обменную емкость.

Для прямого определения процесса хлорацилировання был использован метод ИК-спектроскопии. В спектре исходных мономеров п полимеров ВЭТП и ИПЭТП с третичной формой азота в пнпсридолном цикле наблюдаются полосы поглощения при v = 2800см'1, соответствующие в&зепным колебаниям N-СНз -групп. В алкилиропанных образцах они полностью исчезают. Кроме того, в ИК- спектре бетаиновой соли обнаруживаются полосы поглощения с v = 1630 - 1640 см'1, отсутствующие как в ИК-спектре мономера, так и полимера этинилпиперидола. Эта полоса отвечает

цвнттерионнон структуре типа N+ - С1Ь - СОО", и совместно с первой может быть использована для качественной оценки реакции кватер-низации.

На рис. 4 представ-

I

лена зависимость степени алкилнрования на примере СП В4 от соотношения исходных реагентов Х„= [Na-МХУК]о/[СП В4]„. Как видно на рис. 4 (кривая 1), при увеличении величины Х0 до 1 степень

Х0,%могь 0 40 80 120 160 200 240 280

| Х„,%могь |

Рис. 4. Зависимость степени хлорацелирования ГП ВЭТП от соотношения хлорацеТата натрия 1 звеньев ВЭТП по данным аргетометрии в об-1асти соотношения компонентов 1:1(1) и при гзбытке алкилирующего агента.

алкнлированпя Х= [Ыа-МХУК]/[ВЭПТ] увеличивается и достигает значения около 50%, а при дальнейшем увеличение Х0 снова снижается (кривая 2). О протекании реакции алкнлированпя СП В4 свидетельствуют также данные о набухаемости полученных образцов МХ-В4, которые как п N03" так н в СГ форме набухает до величины около 50 раз больше, чем исходный неквагеризовапнып образец. Причиной этого скорее всего, является полнэлсктролптичсская аномалия, которая практически полностью подавляется в неходком состоянии в М-форме нонпта.

Однако обращает на себя внимание резкое сшгженне степени набухания алкнлнрованных образцов в ОН' - форме, которая требует специальных комментариев. Исходя из полученных данных, химическую структуру алкнлнрованных образцов СП ВЭТП можно представить п форме А:

~сп2-сн-:-снг-сн~ А ! 1 СнС СаС 1/ОЧ \уО" И.Сч^ИЮ-СИ, 11:0^/11С-СН.1 К*—СИ, N х- 1 ■ + 1 СИ; - СОО'Ме СИ.,

II

V- >1г Х- ~ ' 1 1 СН2-СОО'№* 1 I ' ~ | ^ о + N 1 1 СН2-СОО

Видно, что в структуре сетки, наряду с цшптсрионами, существуют незамещенные пннерилолыгыс циклы, которые могут образовывать структуры типа I - IV:

О возможности реализации структуры I в нейтральной среде свидетельствует зависимость степени набухания образцов от природы иротиво-иона. Эта особенность СП ВЭТП использована нами для определения состава сополимера методом аргентомегрип. В кислой и в близко к нейтральной областях рН происходит протонированне пеирореагировавших атомов азота и реализация структуры типа IV. Реальность существования такой структуры была показана на примере линейного хлора!(елиройан-

ного полимера ИГ1ЭТП, при потенцио-метрическом титровании полибегшна, когда было обнаружено снижение рН раствора в присутствии ионов меди, являющееся следствием выделения протона из сополимера в раствор. При увеличении рН раствора последовательно в нейтральную и щелочную область, вероятнее всего образуется структура типа II, затем переходящая в III. При этом в результате образования вторичных структур н компакттанни макромолекулярных цепей сетки резко падает степень набухания СП ВЭТП (рис. 4). Образование вторичной структуры па примере хлоранслированны.х линейных полимеров ИПЭТП также приводится в литературе, где обнаружено значительное, почти на 2 порядка, уменьшение значений характеристической вязкости кватернизованных образцов. По-видимому, наиболее энергетически выгодное сте-

реорасположепис функциональных групп бстаиновон соли в структуре III происходит в области около 50%-ной степени замещения, следствием чего является, очевидно, прекращение реак-

В кислой области рН происходит протоннрованне непрореапфовав-шнх атомов азота пнперидолышго цикла СП ВЭПТ н реализация структуры типа II. Несмотря на потенциальную возможность образования меж - и внутримолекулярных мостиков посредством водородной связи и компактной структуры макромолекулы, такой процесс, скорее всего не происходит, поскольку ему препятствуют силы электросташческого отталкивания между четвертичными атомами азота. Подтверждением эгому являсгся высокое значение степени набухания бегаиновой соли СГ1 В4 в N0/ и СГ форме в кислой и нейтральной средах.

Таким образом, полученные в настоящей работе результаты свидетельствуют о принципиальной возможности проведения реакции хлорацн-лпрованния СП ВЭТП в подпой среде и о существенном влиянии на ход процесса вторичной структуры полибетапповои соли.

1 ~

0

СН2 1 1 со

со 1 1 сн2

0" 1

^i4 "Т-

1

~ Г— I ~ IV/

>N+ XI I

СН2-СООН

ции кватернизации.

4. СОСТАВ- II рН-ЧУВСТВИТЕЛЫ1ЫЕ ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ ЭТИПИЛПНПЕРИДОЛА

В последние годы особое внимание исследователей направлено на синтез новых стнмулчувствительных гидрогелей. Эти полимеры, благодаря своему уникальному свойству, находят применение в различных областях техники и медицины. Целью настоящей части работы является изучение набухаемости бстанновой соли сетчагых полимеров этинилпинеридо-ла н создание на их основе рН-чувствитсльных гидрогелей.

Возвращаясь к рис. 4 следует обратить внимание на экстремальный характер зависимости величин Х0 от X, с максимумом при Х0=1, что было объяснено образованием вторичных структур, различной природы, которые отражаются на набухаемости соответствующих гидрогелей (Рис.5). Важно, что взаимосвязь Б и рН, также, являегся экстремальной, с максимумом при рН - 3,35, равное около 80 г/г для образца, полученного при Хо=1,5 (Х=0,42), которая в 2,5 раза больше, чем минимальное значение 5 для образца, полученного при Х„= 0,6 (Х=0,26). рН индуцируемый коллапс в достаточно узком изменении состава'скорее всего, обусловлено ионизацией карбоксильной группы при снижении кислотности с образованием цв1гггерионной структуры. Влияние состава на пабухаемость модифицированных СП ВЭТП, по-видимому, связано с конфирмационным переходом, обусловленным изменением гидрофобио-гндрофильного бх'шнеа с изменением степени квагернизацип образцов.

Таким образом, совокупность полученных результат в свнднтсльст-вует о возможности синтеза состав- и рН- чувствительных полимеров на основе квшсризованных полимеров вннилэтншитримсгилиипсридола.

£

Л" , •■• Л ■ * • .

0.00

5,00

10,00

15,00

рН

Рис. 5. Зависимость набухаемости МХ-В4 в СГ форме от рН, для образцов, полученных при значениях Хо-0,2(1); 0,4(2); 1(3); 1,5(4); 2(5).

5. Концентрирование Йолсодержащнх растворов модифицированными полимерами этшшлпнперидола

Полимерные комплексы с инзкомолскулярными соединениями привлекают все большее внимание исследователей в связи с их способностью к ионному обмену, что позволяет, применять данный процесс в качестве детектора на наличие или отсутствие обменяемого компонента.

В связи с этим целью настоящей части исследования является изучение взаимодействие ионов тринодида с привытими сополимерами ВЭТП на целлюлозной основе (Целл-ВЭТП), которые были получены облучением, пропитанной раствором ВЭТП марли (арт.6411), ускоренными электронами при интегральной дозе 2,5 Мрад в опытном цехе Глуховского хлопчатобумажного комбината (Россия).

На рис. 6 приводится изотерма сорбции ионов тринодида па поверхности модифицированного материала. Из которого видно, что процесс' сорбции протекает до полного насыщения полимера (более 80 мг/г), при котором состав полимера достигает величины 1:1 и расчете на ноны тринодида и звеньев полимера. При этом обращает внимание очень низкая равновесная концентрация раствора тринодида, которая в расчете на молекулярный йод, находится и

пределах 10"" - 10 " г/мл. Особенно следует отметить начальные участки изотермы сорбции, где при достаточной сорбции йода (около 30 мг/г) модифицированными материалами, практически не удается определить аналитическими методами равновесной концентрации ионы тринодида в растворе. Это может свидетельствовать о высокой, практически пеобрашмой

5 40 та

30 20 | 10 ( о

о

0,0001 0,0002 С0, г/мл

: зо

I 20 1 10 о

0,0003

Рис. 10.Зависимость адсорбции ионов тринодида катил на поверхности Целл-ВЭТП от исходной (I) и равновесной (2) концентрации раствора КЬ

сорбции, ионов трнноднда полимерами этннилпиперндола. Для оценки значения констангы адсорбционного взаимодействия (К) ионов трииодцда к Цслл-ВЭТП, изотермы сорбции - зависимость адсорбции (а) от равновесной концентрации (Ср) (рис.6, кривая 2) обрабатывали » координатах линейной формы уравнения Леигмюра:

+ (6) а ат чп к С

Однако, экспериментальные данные не укладываются » прямолинейную зависимость, а описываются корреляционным уравнением третьего порядка, при коэффициенте корреляции равном Л2 =0.9266,

1 = 10-'(-1-)' -00022(-^-)2 +0.1278-1- + 1.2272 (7)

а ( г С г Сг .

что дало возможность оценить величину ат = 81.3 мг/г, а по уравнению (10) и значение константы адсорбционного /взаимодействия,

Л\!Ср)

величины которых в двух областях концентрации представлены на -рис.7.. Полученные количественные данные приобретают вполне реальный физический смысл, если предположить, что отклонение от уравнения Леигмюра (отсутствия линейной зависимости), обуславливается измененном -структуры привитого поли-ВЭТП. В частносги, это может произойти в .результате резкого копформационного изменения полимерной цепи -как следствие сорбции иопоп трииодцда и обусловленное им у-.-пынеппе констант -адсорбционного взаимодействия с ростом равновесной 'концентрации ионов трииодида. На рис. 7 видно, что в области концентрации нода в растворе равной около 10"6т/л, К принимают значения порядка 10* (мэк/л)'1, которые резко, более 50-тп раз, снижаются при-небольшом увеличении концентрации йода в растворе и далее стабилизируются в пределах (0,347*0,024)10* (мэк/л)"1. Даже и в этой области концентрации раствора величина К настолько велика, что следует говорить о необратимой сорбции ионов йода полимерами эшпилппперидола.

Следует отметить, также, что наблюдаемая кажущаяся концентрационная зависимость величины К, может быть связана не только с изменением природы окружения адсорбирующих петров макромолекулы, в результате ей компактизашш, но и обусловленной этим процессом снижением кинетики сорбции. 1С сожалению измерение кинетики сорбции ионов трииодцда при небольших сС концентрациях в растворе из-за высокой скорости

сорбции и значительной ошибки опыта практически не удастся. Поэюму нами измерение скорости сорбции проводилось и области концентрации йода в исходном растворе более 0,1г/л, при котором модифицированный материал мгновенно набирает около 30% предельной емкости по ¡¡оду, т.е. завершается первый этап сорбции и конфирмационный переход полимерных цепей. Даже и в этой области концентрации йода п растворе кинетика сорбции не является прямолинейной, а описывается корреляционным уравнением второго порядки, что свидетельствует об уменьшении скорости сорбции с ростом продолжительности процесса, и по-видимому, обусловленной дальнейшей компактнзанией полимерных цепей. Такая взаимосвязь скорости процесса и концентрации наблюдается до достижения велнчиш,( |К1з]0 н растворе 0,8 г/л. При дальнейшем увеличении концентрации йода I) растворе снижается коэффициент корреляции уравнении, описывающих зависимость адсорбции от времени, что может быть связана завершением копформашюного перехода. Об этом свидетельствует практически отсутствие зависимости второго производного кинетики сорбции

от концентрации йода >1 растворе (рис. 12).

В нерпой области, по-видимому, соо1 ношение скорости сорбции йода модифицированным материалом н скорости изменения конформашш нришпых полимеров ВЭ'ГП являются близкими величинами и, в основном, определяется скоростью' диффузии попов трннодида в матрицу полимера. При этом в зависимости от продолжительности процесса, по мере заполнения полимера сорбатом происходят спмбатные конформационные переходы, приводящие к постепенному изменению природы свободных адсорбционных центров макромолекулы. В области концентрации йода более 0,8 г/л из-за высокой скорости

С0, г/л

О.ООЕ+ОО -5.0СЕ-06 „

'г

-1.00Е-05 5

-1.5СЕ-05 3 и]

г.

-2.00Е-05 10 -2.50Е-05

Рис. 37. Зависимости второй производной скорости сорбции пода модифицированным материалом Целл-ВЭТП от его начальной кон-цагграцин в растворе.

сорбции иода модифицированным материалом, адекватное изменение конформации полимерной цепи практически не происходит, что приводит к "замораживанию" определенной структуры макромолекулы, следствием чего является неизменность природы адсорбционных центров.

Таким образом, экспериментальные результаты взаимодействия полимеров этипилпиперидола с шгзкомолекулярным агентом, как в условиях равновесия, так и в ходе заполнения полимерной матрицы свидетельствует о сложных процессах сопровождающих образование макромолекулярного комплекса. Полученные результаты свидетельствует о высокой сорбцнон-ной активности полимеров этипилпиперидола к йоду, а выявленные в процессе адсорбционного взаимодействия конформационные переходы можно использовать для создания йодчувствнтсльных полимерных гидрогелей.

В Ы В О Д 1.1

1. Изучены реакции кватернизании сетчатых полимероа этипилпиперидола в широкой области густоты сетки, с использованием минеральных кислот, галоидалкилов и моиохлоруксусной кислоты, позволяющих получить водонабухаюшис системы, обладающие способностью варьирования содержанием воды и проявляющие состав н рН -чувствительные спонстпа, которые могут быть использованы в качестве высокоэффективных средств в биотехнологии и практической медицине.

2. Методом погециомстрического титрования изучено кислотно-основное равновесие сетчатых полимеров этипилпиперидола и минеральных кислот, определены значения статистической обменной емкости (Е), характеристической константы ионизации (рК,), набухасмости (Б) в широкой области густоты сетки. Показаир снижающее действие плотности сшивки на величины перечисленных параметров, обусловленное структурной организацией цепей с ростом содержания узлов сетки. Впервые изучена кинегика реакции кватернизании СП ВЭ'ГП минеральными кислотами, подчиняющаяся закономерностям реакции второго порядка, определены численные значения консгаит скорости реакции (К) и выявлена закономерность их изменения н широкой области 1устоты сетки.

3. Изучена реакция кватернизании СГТ ВЭТП галоидадкнлами и методами гравиметрии, кислотно-основного титровании, УФ -спектроскопии и аргептометрии, определены составы модифицированных полимеров, н впервые установлено влияние природы алкилируюшего агента, обуслоп-

ленное образованием вторичных структур с ростом длины углеводородного радикала и их влияние па ход реакции. Исследовано влияние степени кватсрнизации и природы протнвопона на пабухасмость СП ВЭТП, указывающее на возможности регулирования величины S в широком интервале.

4. Впервые изучены реакции кватернизация в системе СП ВЭТП и мо-иохлоруксусной кислоты в широком интервале соотношения полимера и алкилирующего агента. Использованием комплекса аналитических и фн-зико-хиу|нческих методов, а также прямым определением структуры бе-таиновых солен методом ИК -спектроскопии показано, что в огличие от реакции протонирования и йодметнлнроваиия, в данной системе процесс алкилироваиня протекает по экстремальному закону, с максимумом в области около 50% -ной степени хлорацелчроваиня, что свидетельствует о существенном влиянии на ход процесса вторичной структуры полибетаи-повой солн.

5. Впервые разработан способ получения бетаиповых солей полимеров этипилпипсридола в водной среде и соответствующая технологическая схема его производства.

6. Впервые изучены термодинамические и кинетические аспекты сорбции йода m раствора и проведена оценка соответствующих констант реакции, свидетельствующие о существенной роли информационных изменений па ход взаимодействия полимера с низкомолекулярнымп агентами.

7. Совокупность полученных результатов по изучению реакции ква-терннзашш СП ВЭТП момохлоруксуснои кислотой, исследование пабу-хаемости образцов в зависимости от рН среды, а также сорбциопные взаимодействия полимеров этипнлпнперндола с йодом свидетельствуют о возможности синтеза состав-, рН-, н йод - чувствительных полимеров на основе производных этиннлпнперидола.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Халиков Д.Х., Аброрхонов А., Хакнмходжаев С.П. Особенности сорбции ионов трнноднда материалами, модифицированными полимерами эишилпнперидола. //Докл. АН РТ. 1996. -Т.39. -№1-2. -С.16-22.

2. Халиков Д.Х., Аброрхонов А., Хакнмходжаев С.Н. Ионный обмен в системе привитой поливиннлэгннацтриметилпиперидола н трийоднда ка-

лия. // Материалы юбилейной конференции посвященной 95-лстпю со дня рождения академика ЛИ РТ В.И. Ппкш нна, Душанбе, 1997. -С.51-52.

3. Хакимходжасв С.П., Аброрхонов А., Хапнков Д.Х. Изучение сорбции ¡¡ода модифицированными материалами в момент его образования из йодистого калия. II Материалы юбилейной конференции посвященной 95-летшо со дня рождения академика АН РТ В.И. Никитина, Душанбе, 1997. -С.54-55.

4. Халпков Д.Х., Хакимходжасв С.П., Халиков Б.Д. Синтез бстаиновых солей сс1чагы.\ полимеров этишишиперцдола в водном растворе и изучение некоторых их свойств // Изв. АН Р.Таджикистан, отд. фнз.-мат.хим. наук. 1999. -№1. -С. 10-15.

5. Khalikov D.Kh., Khacimkhodghacv C.N., Khalikov B.D. The features of quaternzct reaction of ethynylpiperidol network polymers in an aqueous medium //The 2nd Bcrcmzhanov's Congress on Chemistry end Chemical Technology. The 5tn International Symposium of Scientists of Turckic Languages Countries on Polymers and Polymer Composites. PROCEEDINGS. Almaty, 1999. -P. 9396.

6. Халиков Д.Х., Хакимходжаев С.П., Халиков Б.Д. Синтез и набухае-мость бстаиновых солен сетчатых полимеров этинилпиперидола в воде // «Паука о полимерах на пороге XXI века», Международный Симпозиум, Тезисы докладов, Ташкент, 1999. -С.49-50.

7. Хакимходжасв СП., Халиков Д.Х. Кватсрнизация сетчатых полимеров этинилпиперидола галопдалкилачи и изучение их набухаемости в воде. // Докл. АН РТ. 1999. -Т42. 1. -С.57-61.

8. Халиков Д.Х., Хакимходжасв Н.С. Состав и рН-чувствнтсльные гидрогели на основе полимеров этинилпиперидола. // Докл. АН РТ. 1999. — Т.42. -№1. -С.67-71.

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Синтез поликатионов и их биологическая активность.

1.2. Стимул - чувствительные полимеры.

1.3. Области применения стимул-чувствительных полимеров.

Г л а в а П. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Исходные вещества и реагенты.

2.2. Синтез сглкилиодидов.

2.3. Синтез сетчатых сополимеров.;.

2.4. Характеристика сетчатого сополимера с третичными атомами азота в этинилпиперидольных звеньях.

2.5. Кватернизация СПВЭТПсшкилгалогенидами.

2.6. Квартернизация СП ВЭ ТП натриевой солью монохлоруксусной кислоты.

2.7. Анализ состава хлороксиацилированных СП этинилпиперидола.

2.8. Определение степени набухания кватернизованных СП ВЭТП.

2.9. Изучение реакции ионного обмена в системе привитого сополимера ВЭ ТП и трииодида калия.

ГЛАВА Ш. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Квартернизация минеральными кислотами.

3.2. Кватернизация сетчатых полимеров этинилпиперидола галоидалкилами и изучение их набухаемости в воде.

3.3. Синтез бетаиновых солей сетчатых полимеров этинилпиперидола в водном растворе и изучение некоторых их свойств.

3.4. Состав и рН-чувствителъные гидрогели на основе полимеров этинилпиперидола.

3.5. Концентрирование йодсодержащих растворов модифицированными полимерами этинилпиперидола.

ВЫВОДЫ.

Актуальность проблемы. Гидрофильные полимеры линейной и сетчатой структуры, благодаря уникальному набору физико-химических свойств, нашли широкое применение в различных областях медицины, сельского хозяйства, биотехнологии и т.д. В связи с этим, полимеры эти-нилпиперидола представляют собой весьма перспективный объект, поскольку в своей структуре содержат как гидрофильные, так и гидрофобные группы, что позволяет путем регулирования гидрофобно-гидрофильного баланса в пределах макромолекулы получить гидрогели с необходимыми физико-химическими свойствами. В настоящее время синтезированы различные классы полимеров этинилпиперидола, в том числе кватернизован-ные производные, изучены их физико-химические и биологические свойства. Эти полимеры нашли применение как высокоэффективные средства в качестве детоксикаторов при накоплении в организме эндогенных токсинов. Однако, кинетика и механизм реакции алкилирования этих систем до сих пор не были изучены.

В связи с этим, актуальной является разработка фундаментальных основ и технологии получения водорастворимых и водонабухающих систем на основе полимеров этинилпиперидола, путем изучения особенностей реакции их кватернизации с использованием алкилирующих агентов различной природы. Изучение особенности реакции кватернизации, представляет интерес также в связи с необходимостью установления содержания ионо-генных групп в макромолекуле и количества узлов в пространственной сетке. В свою очередь количество ионогенных групп в макромолекуле и природа противоиона определяют целый комплекс физико-химических характеристик, таких, как набухаемость, сорбция, ионный обмен и т.д.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучение особенности реакции кватернизации сетчатых полимеров этинилпиперидола алкилгалогенидами и использование полученных результатов для разработки способа получения водонабухающей системы. В связи с поставленной целью задачами настоящего исследования были:

• Изучение особенности кислотно-основного равновесия и механизма ионизации полимеров этинилпиперидола, а также реакции ионного обмена с использованием трииодида калия.

• Изучение особенности реакции кватернизации полимеров с алкилга-логенидами и получения водонабухающей системы на основе производных этинилпиперидола.

• Изучение реакции кватернизации сетчатых полимеров монохлорук-сусной кислотой и использование полученных результатов для разработки технологии получения бетаиновых солей этинилпиперидола в водной среде.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан «Разработка и опытно-промышленное испытание полимерных систем на основе производных этинилпиперидола и пектиновых веществ». (Номер госрегистрации 000000356 от 15.03.96г.).

Научная новизна работы. Изучена закономерность ионизации полимеров этинилпиперидола в широкой области густоты сшивки, определены величины статистической обменной емкости (Е), рКх, и кинетические параметры реакции протонирования. Показано, что константа скорости реакции, как и величины Е и рКх, а также набухаемость сетчатых полимеров существенно зависят от степени сшивки, что связано с формированием неоднородных структур гидрогеля в зависимости от этого параметра.

Впервые изучено влияние природы алкилгалогенидов на формирование состава кватернизованных полимеров этинилпиперидола и, выявлена роль вторичных структур продуктов реакции на ход процесса модификации макромолекул.

Разработан одностадийный способ кватернизации полимеров этинилпиперидола монохлоруксусной кислотой в водной среде и установлено существенное влияние ионогенных групп полибетаиновой соли на течение процесса хлороксиацилирования.

Впервые изучены набухаемость и реакция ионного обмена кватер-низованных производных этинилпиперидола в зависимости от состава мономерных звеньев, природы противоиона и рН среды, свидетельствующие о возможности синтеза стимул-чувствительных полимеров.

Впервые по данным изотермы и кинетики сорбции йода целлюлозным материалом, содержащим привитые кватернизованые поли-ВЭТП, проведена численная оценка соответствующих констант равновесия и скорости реакции, свидетельствующие о существенной роли конформационных изменений полимерной цепи на ход реакции. Практическая значимость работы. Использование сетчатых полимеров этинилпиперидола и демонстрация возможности получения высоко-набухающих систем на их основе расширяет круг синтетических полимеров, которые могут найти применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве стимул-чувствительных, макромолекулярных терапевтических средств, сорбентов и т.д. Разработанный одностадийный способ получения бетаиновых солей сетчатых полимеров этинилпиперидола в водной среде значительно упрощает технологию получения гемо- и энтеросорбентов на основе этих полимеров. Разработанные в ходе исследования аналитические и физико-химические способы определения степени алкилирования могут быть использованы при составлении нормативных документов в качестве методики контроля состава исходных, промежуточных и конечных продуктов реакции.

ВЫВОДЫ

1. Изучены реакции кватернизации сетчатых полимеров этинилпиперидола в широкой области густоты сетки, с использованием минеральных кислот, галоидалкилов и монохлоруксусной кислоты, позволяющих получить водонабухающие системы, обладающие способностью варьирования содержанием воды и проявляющие состав и рН -чувствительные свойства, которые могут быть использованы в качестве высокоэффективных средств в биотехнологии и практической медицине.

2. Методом потециометрического титрования изучено кислотно-основное равновесие сетчатых полимеров этинилпиперидола и минеральных кислот, определены значения статистической обменной емкости (Е), характеристической константы ионизации (рКх), набухаемости (S) в широкой области густоты сетки. Показано снижающее действие плотности сшивки на величины перечисленных параметров, обусловленное структурной организацией цепей с ростом содержания узлов сетки. Впервые изучена кинетика реакции кватернизации СП ВЭТП минеральными кислотами, подчиняющаяся закономерностям реакции второго порядка, определены численные значения константы скорости реакции (К) и выявлена закономерность их изменения в широкой области густоты сетки.

3. Изучена реакция кватернизации СП ВЭТП галоидалкилами и методами гравиметрии, кислотно-основного титрования, УФ -спектроскопии и аргентометрии, определен состав модифицированных полимеров, и впервые установлено влияние природы алкилирующего агента, обусловленное образованием вторичных структур с ростом длины углеводородного радикала на ход реакции. Исследовано влияние степени кватернизации и природы проти-воиона на набухаемость СП ВЭТП, указывающее на возможность регулирования величины S в широком интервале под действием этих параметров.

4. Впервые изучены реакции кватернизации в системе СП ВЭТП и монохлоруксусной кислоты в широком интервале соотношения полимера и алкилирующего агента. Использованием комплекса аналитических и физико-химических методов, а также прямым определением структуры бе-таиновых солей методом ИК -спектроскопии показано, что в отличие от реакции протонирования и йодметилирования, в данной системе процесс алки-лирования протекает по экстремальному закону, с максимумом в области около 50% -ной степени хлорацелирования, что свидетельствует о существенном влиянии на ход процесса вторичной структуры полибетаиновой соли, из-за внутри- и межцепного взаимодействия ионогенных групп сополимера.

5. Впервые разработан способ получения бетаиновых солей полимеров этинилпиперидола в водной среде и соответствующая технологическая схема его производства.

6. Впервые изучены термодинамические и кинетические аспекты сорбции йода из раствора и проведена оценка соответствующих констант реакции, свидетельствующие о существенной роли конформационных изменений на ход взаимодействия полимера с низкомолекулярными агентами.

7. Совокупность полученных результатов по изучению реакции кватернизации СП ВЭТП монохлоруксусной кислотой, исследование набухаемости образцов в зависимости от рН среды, а также сорбционные взаимодействия полимеров этинилпиперидола с йодом свидетельствует о возмождействия полимеров этинилпиперидола с йодом свидетельствуют о возможности синтеза состав-, рН-, и йод - чувствительных полимеров на основе производных этинилпиперидола, которые могут быть использованы в различных областях биотехнологии и медицины.

1. Mocde J.A., Curran С. Dielectric Properties and Ultraviolet Absorption Spectra of Addiyion Compounds of Sulfur Dioxide and Sullfur Trioxide With Tertiary Amines // J. Am. Chem. Soc. - 1949. - V.71. - № 3. - P.852.

2. Letsinger R/L., Savereide T.J. Selectivity en Solvolyses Catalyzed by Poly-(4-vinylpyridine) // J. Am. Chem. Soc. 1962. -V.84. - № 16. - P.3122.

3. Каргин В.А., Кабанов В.А., Алиев K.B., Разводовский Ф. Специфическая полимеризация солей 4-винилпиридина // Докл. АН СССР. 1965. -Т. 160. -№3. - с.604.

4. Kabanov V.A., Aliev K.V., Kargina O.V., Patrikeeva T.I., Kargin V.A. Specific Polymerization of Vinilpyridinum Salts. Polymerization on Macromolecular "Matrices" // J. Polym. Sie., Polymer Symp. 1967. - V. 16-C. - P. 1079-1094.

5. Kabanov V.A. Polymerization of Chemically-activated Monomers. // Pure Appl. Chem. 1967. - V. 15. - N 3-4. - P.391-419.

6. Кабанов В.А., Топчиев Д.А. Полимеризация ионизирующихся мономеров. М.: "Наука". - 1975. - с. 224.

7. Кабанов В.А., Каргина О.В., Петровская В.А. Механизм матричного синтеза солевых полимер- полимерных комплексов// Высокомолек. соед. -1971. Т.13-А. - № 2. - с.348.

8. Littman Е.В., Marvel C.S., Quaternary Ammonium Salts from Galogenated Tertiary Amines. //J. Am. Chem. Soc. 1930. - V.52. - N1. - P.287-294.

9. Gibbs C.F., Marvel C.S. Quaternary Ammonium Salts from Bromopro-pyldialkylamines. IV Formation of Four-Membered Rings. // J. Am. Chem. Soc. -1934. V.56. - N3. - P.725-728.

10. Gibbs C.F., Marvel C.S. Quaternary Ammonium Salts from Bromopro-pyldialkylamines. V Conversion of Cyclic Ammonium Salts to linear Polymers. // J. Am. Chem. Soc. 1935. - V.57. - N6. - P. 1137-1139.

11. Шибнев В.А., Марьяш Л.И., Мейтус Э.Е. О некоторых бактерицидных свойствах олиго- и регулярных полипептидов, включающих остатки лизина и орнитина // Химия природ, соед. 1978. - №1. - с. 130-133.

12. Мусаев У.Н. и др. Некоторые аспекты синтеза полимеров медицинского назначения, Ташкент "Фан", 1978

13. Сб.: Физиологически активные полимерные вещества. Ташкет, ТашГУ, 1976.

14. Лакин К.А., Ефимов B.C. Антагонисты гепарина // Кардиология. 1970. -Т. 10. -№8. - с. 138-148.

15. Ефимов B.C., Гуляева Ж.Г., Меньшова Г.П., Развадовский Е.Ф., Зезин А.Б., Лакин К.М. Исследование антигепариновой активности полимерных четвертичных аммонийных солей аналогов полибрена // Фармакол. Токси-кол. - 1974. - Т.37. - № 7. - с.688-692.

16. Ефимов B.C., Меньшова Г.И. Гуляева Ж.Г. Влияние четвертичной аммонийной полимерной соли 2,5-ионена на свёртывание крови // Фармакол. Токсикол. 1978. - Т.41. - № 4. - с.409-413.

17. Rembaum A. Biological Activity of Ionone Polymers. // Appl. Polymer Symp., 1973, N22, p.299-317.

18. Зезин А.Б., Рогачёва В.Б. Полиэлектролитные комплексы. // Успехи химии и физики полимеров М.: Химия. - 1973. - с. 3-63.

19. Дубовик В.В., Этлис B.C., Балуда В.П., Сушкевич П.Н., Шевчук А.С., Шомина Ф.Н., Гробов Л.Н., Кулемин В.И., Бокова М.Б. Антигепариновые свойства синтетических поликатионов // Фармакол. Токсикол. 1975. - Т.38. -№2. - с. 193-196.

20. Усманова Д.М., Мусаев У.Н., Ефимов B.C. Антигепариновая активность полимеров на основе алколоида лупинина // Фармакол. Токсикол. -1979. Т.42. - № 6. - с.628-632.

21. Rembaum A., Senyei A.E., Rajaraman R. The Reactivity of a-Chymotripsin Immobilized on Radiation Crafted Hydrogel Surfaces. // J.Biomed. Mat. Res. -1977. -V.ll. -№1. - P. 101-110.

22. Галстян Д.А. Исследование антибластического действия некоторых соединений из группы полимеров хлоралкиламинов // Вопр. рентгенол. и онкол. -1965. -Т.8. -№4. -с.239-244

23. Аветян М.Г., Мацоян С.Г. Синтез превращение и полимеризация N-(2-галогенэтил)этилениминов // Всесоюзная конференция по химотерапия злокачественных опухлей. -Тез. докл. -Рига 1968. -С. 166

24. Леонова Т.А., Разводовский Е.Ф., Зезин А.Б., Синтез и физиологическая активность мономерных и полимерных аналогов ацетилхолина, полученных на основе диметиламиноэтилметакрилата // Хим.фарм.ж. -1973. -Т.7. -№8. -С.3-4

25. Schueler F.W., Keasleng Н.Н. The Polymerization of Pharmacopoeia Moieties and Its Effect upon Biologic Activity. 1. Polymeric Quaternary Ammonium Salts. // J. Am. Pharm. Assoc. 1956. - V. 45. - N12. - P. 792-796.

26. Schmidt J., Raftery M.A., Interactions of Polyammonium Compounds with Isolated Acetylcholine Receptors. // In: Polyelectrolytes and their Applications. Ed. Rembaum A., Sefeny E. Amsterdam: Elsever. 1975. - P. 175-185.

27. Сушкевич Г.Н., Дубовик Б.В., Балуф В.П., Этлис B.C. Шомина Ф.Н. Синтетические поликатионы как активаторы эндогенного механизма агрегации тромбоцитов // "Бюлл. эксперим. биологии и медицине". 1977. - Т. 83. -№ 5. с.532-534.

28. Каткова Э.К., Денисенко П.П., Насыров С.Х. Действие гомолулина на систему свертывания крови у крыс // В сб: Физиологически активные полимерные вещества. Ташкент. - 1976. - с. 109-114.

29. А.С. 295771 (СССР). Колесников Г.С., Тевлина А.С., Максумов А.Г., Скрипченко Н.И., Сафаев А., Абдуллаев Ш.У., Гусарева А.С., Страховская И.Г. Бюлт.изобр. -1971. -№8. С.66-67

30. А.С. 436832 (СССР). Способ получения водорастворимых полимеров. / Панарин Е.Ф., Панарин М.В., Соловский Н.А., Заикина Н.А., Гаврилова И.И., Зинченко Т.А. Б.И., 1974, №27. - С.51-52.

31. Федрова И.П., Шпилевая Л.Д., Верхолова Н.Ф., Коршунов М.А., Пал-мар В.М., Старенькая В.Н. // В сб. "Физиологически активные вещества", вып.5. -Киев., "Наук.думка". -1973. -С.60-63

32. Патент Англии 1260451 (1972). Pharmaceutical Composition.

33. Патент США 3539684 (1970). Hoober M.F., Park В. Bactericidal Polymers.

34. Патент США 4026945 (1978). Creen Н.А., Merianos J.J., Petrocci A.N. Antimicrobial Quaternary Ammonium Copolymer.

35. A.C. 181236 (СССР). Способ химической обработки поливинилового спирта. / Кириленко Ю.К., Вольф Л.А., Меос А.И.- Б.И. 1966, №9, с.59.

36. Keipert S., Becker J., Schultze H.H., Voigt R. Wechselwerkunger zwischer makromolekularen Hilfstoffed und Arzneistoffen. // Pharmazie. 1973. - Bd.28. -N3. - S.145-184.

37. Халиков Д.Х. Полимеры производных этинилпиперидола: синтез, физико-химические свойства и применение // Высокомолек. соед. Б. -1996. -Т.38. -№1. -С.183-192.

38. Галаев И.Ю. "Умные" полимеры в биотехнологии и медицине // Усп. Химии. -1995.-Т.64. -№5. -С.505-524

39. Бектуров Е.А., Сулейманов И.Е. Полимерные гидрогели. Алматы: Гылым, 1998. -240с.

40. Платэ Н.А., Чупов В.В., Hoa О.В., Синани В.А., Ужинова Л.Д. Синтез и свойства термочувствительных гидрогелевых мембран // Высокомолек. соед. 1996. - Т.38. - А. - № 3. - с.510-514.

41. Казанский К.С., Архипович Г.П., Афанасьева М.В., Дубровский С.А., Кузнецова В.И. Особенности набухания гидрогелей полиэтиленоксида // Высокомолек. соед. 1993. - Т.35. - А. - № 7. - с.850.

42. Пергушов Д.В., Изумрудов В.А., Зезин А.Б., Кабанов В.А. Влияние низкомолекулярных солей на поведение водорастворимых нестехиометриче-ских полиэлектролитных комплексов // Высокомолек. соед. 1993. - Т.35. -А. - № 7. - с.844-850.

43. Осада Е., Окуздакин Г., Гонг Дж.П., Нитга Т. Электроуправляемая подвижность полимерного геля на основе кооперативной агрегации молекулярных ансамблей (обзор) // Высокомолек. соед. 1994. Т.36 А. - № 2. -с.340.

44. Валуев Л.И., Зефирова О.Н. Обыденнова И.В., Платэ Н.А. Водорастворимые полимеры с нижней критической температурой смешения для направленного транспорта лекарственных препаратов и других веществ // Высокомолек. соед. 1993 - Т.35. А,- № 1. - с.83-87.

45. Самченко Ю.М., Ульберг З.Р. Специфические взаимодействия поли-электорлитных гидрогелей с антиглаукомными лекарственными средствами // Коллоид, журн., 1996, т. 58, №2, с. 240-243.

46. Торчилин В.П. Иммуноконъюгаты на основе комплексообразующих полимеров: новые агенты для диагностики // Высокомолек. соед. 1994. -т.36. - Серия А. - № 2. - С. 279-297.

47. Платэ Н.А., Чупов В.В. Полимерные системы, содержащие иммобилизованные микроорганизмы и биосенсоры на их основе. // Высокомолек. соед. 1994.-т.36.-Серия А. -№ п.-С. 1862-1875.

48. Кабанов А.В., Кабанов В.А. Интерполиэлектролитные комплексы нуклеиновых кислот как средство доставки генетического материала в клетку. // Высокомолек. соед. 1994. - т.36. - Серия А. - № 2. - С. 198-211.

49. Лагутина М.А., Дубровский С.А. Давление набухания слабоионных гидрогелей на основе акриламида // Высокомолек. соед. 1996. - Т.38. А. -№9.- с. 1587-1593.

50. Flory P.J. Principles of Polymer Chemistry. // N.-Y.: Cornell Univ. Press. Itnaca. 1953.-p. 672.

51. Peppas N.A., Mikos A.G. Preparation Methods and Structure of hydrogels // Hydrogels in medicine and pharmacy (Ed. by Pepas N.A.) CRC Press. Inc. Boca Raton, Florida. - 1986, V.l. - P. 1-25.

52. Peppas N.A., Barr-Howell B.D. Characterization of the crosslinked structure of hydrogels // Hydrogels in medicine and pharmacy (Ed. by Pepas N.A.) CRC Press. Inc. Boca Raton, Florida. - 1986, V.l. - P.27-56.

53. Peppas N.A., Listig S.R. Solute diffusion in Hydrophilic Network structure // Hydrogels in medicine and pharmacy (Ed. by Pepas N.A.) CRC Press. Inc. Boca Raton, Florida. - 1986, V.l. - P.58-83.

54. Ratner B.D. Hydrogel Surfaces // Hydrogels in medicine and pharmacy (Ed. by Pepas N.A.) CRC Press. Inc. Boca Raton, Florida. - 1986, V.l. - P.86-94.

55. Нам И.К., Нуркеева 3.C., Мун Г.А., Абдыкалыкова Р.А., Кан В.А., Шатилова О.В. рН- и термоактивируемые гидрогели на основе простых виниловых эфиров // Вестн. КазГУ. 1996,-сер.хим. 5,6. С. 198-199.

56. Мун Г.А., Нам И.К., Кан В.А. Термо- и рН-активируемые полимерные гидрогели на основе простых виниловых эфиров // Известия научно-технич.общества "КАХАК" Алматы, 1998. вып.1. С.74-79.

57. Мун Г.А., Нуркеева З.С., Нам И.К. Синтез и свойства новых рН-чувствительных сополимеров винил ал киловых эфиров и акриловой кислоты // Вест. КазГУ. 1998. -сер.хим, №12 (4). С. 43-49.

58. Нуркеева З.С., Мун Г.А., Нам И.К., Курбанова Г.К. Новые рН-чувствительные гидрогели на основе простых виниловых эфиров как системыс контролируемым выделением лекарственных веществ // Вест. КазГУ. 1998. -сер.хим, №12(4). С. 104-108.

59. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Nam L.K., Karzhaubaeva R.G. Stimuli-sensitive polymer hydrogels of vinyl ethers // 5th Int. Symp. of Scientists of Turkic languages Countries on Polymers and Polymer Composites : Proc. Almaty, Kazakhstan, 1999. -P.277-283.

60. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Ermukhambetova B.R., Nam L.K., Kan V.A., Kudaibergenov S.E. Thermo- and pH-sensitive Amphiphilic Geis of Copolymers of Vinyl Ether of Ethylene Glycol // Polym. Adv. Technol- 1999. 10,3. P. 151-156.

61. Taylor L.D., Cerankowski L.D. Preparation of Films Exhibiting a Balanced Temperature Dependence to Permeation by Aqueous Solutions. A Study of Lower Consolute Behavior // J. Polim. Sci. 1975. - V.13. - № 11. - P. 2551.

62. Сарсенбаев Б.А., Нуркеева 3.C., Исабеков Б.М., Мун Г.А., Шайхутдинов Е.М. Использование полимерных гидрогелей в растениеводстве для повышения эффективности расходования почвенной влаги // ДАН РК. 1997. -2. С.85-89.

63. Hirotsu S. Critical points of the volume phase transition in N-isopropylacrylamide gels // J. Chem. Phys. 1988. - V. 88. - № 1. - P. 427.

64. Matsuo E.S., Tanaka T. Kinetiks of discontinuous volume-phase transition of gels // J. Chem. Phys. 1988. - V.89. - P. 1695.

65. Otake K., Inomata H., Konno M., Saito S. A new model for thermally induced volume phase transition of gels // J. Chem. Phys. 1989. - V. 91. - № 2. -P. 1345.

66. Amiya Т., Hirokawa Y., Hirose Y., Li Y., Tanaka T. Reentrant phase transition of N-isopropylacrylamide gels in mixed solvents // J. Chem. Phys. 1987. -V.86. - № 4. - P.2375.

67. Шатаева JI.K., Чернова H.A., Вацик H., Самсонов Г.В. Электрохимическое описание потенциометрического титрования карбоксильных катионитов // Изв.АН СССР. Сер.хим. -1977. -№2. -С.353-358.

68. Мун Г.А., Сулейманов И.Э., Нуркеева З.С., Кудайбергенов С.Е., Нам И.К., Кан В.А. Влияние структурных неоднородностей полиэлетролитных гидрогелей на их термочувствительность // Высокомолек. соед. 1998. -Т.40. - А.- №3. - с.433-441.

69. Кабанов В.А. Физико-химические основы и перспективы применения растворимых интерполиэлектролитных комплексов // Высокомолек. соед. -1994.- Т.36. А,- №2,- с. 183-197.

70. Narita Т., Gong J.P., Osada Y., Kinetic Study of Surfactant Binding into Polymer Gel Experimental and Theoretical Analyses // J. Phys. Chem. - Part B.- 1998. V.102. - № 23. - p.4566-4973.

71. Мулдер M. Введение в мембранную технологию. -М.: Мир, 1999. -513с.

72. Okahata Y., Ozaki К., Seki Т. pH-Sensitive Permeability Control of Polymer-grafted Nylon Capsule Membranes / J. Chem. Soc. Chemical Commun. -1984. -№ 8. - P. 519.

73. Cicek H., Tuncel A. Preparation and Characterization of Thermoresponsive Isopropylacrylamide-Hydroxycthulmethacrylate Copolymer Gels // J. Polim. Sci.- Part A: Polim. Chem. 1998. - V.36. - № 4. - p.527-543.

74. Cicek H., Tuncel A. Imnobilization of a-Chymotrypsin in Thermally Reversible Isopropylacrylamide Hydraxyethylmethacrylate Copolymer Gels // J. Polim. Sci. - Part A: Polim. Chem. - 1998. - V.36. - № 4. - p.543-553.

75. Klok M.-A., Eibeck P., Ganketa H., Nieuwhof R.P., Moller M., Reinhoudt D.N. Ion Transport across Membranes Prepared by Gel Crystallization // J. Polim. Sci. Part B: Polym. Physr. - 1998. - V.36. - № 2. - p.383.

76. Платэ H.A., Васильев A.E. Физиологически активные полимеры. -М.: Химия. -1986. -204с.

77. Кариева З.М. Дисс.канд. хим. наук. Душанбе, 1992. - 148с.

78. Некрасов В.В. Руководство к малому практикуму по органической химии. -М.: ГОСХИМИЗДАТ. -1960. -С.86-87

79. Торопцева A.M., Белогородская К.В., Бондаренко В.М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений Л.: "Химия". 1972.-С.115-117.

80. Бектуров Е.А., Жаймина Г.М., Халиков Д.Х., Кудайбергенов С.Е. гидродинамические и комплексообразующие свойства бетаиновой соли поли-изопропенилэтинилтриметилпиперидода в растворах // Изв. АН Каз.ССР. Сер. хим. -1986. №5. -С.28-31

81. Халиков Д.Х., Кариева 3., Маджлисова Г.А., ИГанявский И.Г., Калонта-ров И.Я., Марупов Р., Глазунова Е.М. Особенности структуры и свойств по-лиизопропенилэтинилтриметилпиперидода // Высокомодек.соед,- 1978,- ТА-20. -№1. С.164-169.

82. Хакимходжаев С.Н., Халиков Д.Х. Кватернизация сетчатых полимеров этинилпиперидола галоидалкилами и изучение их набухаемости в воде. // Докл. АН РТ. 1999. -Т42. -№i. -С.57-61.

83. Халиков Д.Х., Хакимходжаев С.Н., Халиков Б.Д. Синтез бетаиновых солей сетчатых полимеров этинилпиперидола в водном растворе и изучение некоторых их свойств // Изв. АН Р.Таджикистан, отд. физ.-мат.хим. наук, 1999. -№1. -С. 10-15.

84. Khalikov D.Kh., Khacimkhodghaev C.N., Khalikov B.D. The features of quaternzet reaction of ethynylpiperidol network polymers in an aqueous medium

85. The 2nd Beremzhanov's Congress on Chemistry end Chemical Technology. The 5tn International Symposium of Scientists of Turckic Languages Countries on Polymers and Polymer Composites. PROCEEDINGS. Almaty, 1999. -P. 93-96.

86. Халиков Д.Х., Хакимходжаев C.H., Халиков Б.Д. Синтез и набухае-мость бетаиновых солей сетчатых полимеров этинилпиперидола в воде // «Наука о полимерах на пороге XXI века», Международный Симпозиум, Тезисы докладов, Ташкент, 1999. -С.49-50.

87. Халиков Д.Х., Хакимходжаев Н.С. Состав и рН-чувствительные гидрогели на основе полимеров этинилпиперидола. // Докл. АН РТ. 1999. Т.42. -№1. -С.67-71.

88. Халиков Д.Х., Аброрхонов А., Хакимходжаев С.Н. Особенности сорбции ионов трииодида материалами, модифицированными полимерами этинилпиперидола. //Докл. АН РТ. 1996. -Т.39. -№1-2. -С.16-22.