Термодинамические характеристики реакций комплексообразования Fe(III), Fe(II) и Cu(II) с некоторыми азолами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

РАДЖАБОВ У МАРАЛИ

Термодинамическая характеристика реакций комплексообразования Ре(Ш), Ге(П) и Си(П) с некоторыми азолами

(02.00.04 - физическая химия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

1 5 геи 2011

[Ш НЗЭ 5 I

Душанбе-2011

4853119

Работа выполнена в лаборатории «Координационная химия» отдела физическая химия НИИ Таджикского национального университета

Научный консультант: доктор химических наук, профессор

Юсупов Зухуриддин Нуриддинович|

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Харитонов Юрий Яковлевич

заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой аналитической, физической и коллоидной химии Первого Московского Государственного Медицинского Университета имени И.М.Сеченова,

доктор химических наук, профессор Аминджанов Азимджон Алимовнч

заведующий отдел «Химический синтез и природные материалы» Таджикского национального университета, член корр. АН РТ

доктор технических наук, профессор Азизов Бозорали Сатторович зам.директор по научной работе НИИ Метал лургии ГУП «ТАлКо»

Ведущая организация: Таджикский государственный педагогиче

ский университет им. С. Айни, кафедра об щей и неорганической химии

Защита состоится «26» октября 2011 г. в 10е2 час. на заседании Диссер тационного совета ДМ 047.003.01 при Институте химии им. В.И. Никитин АН Республики Таджикистан по адресу 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2. E-mail: gulchera@list.ru

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

Автореферат разослан «6"»_О ty__2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета, . /

кандидат химических наук .У'мЖс*^.— Касымова Г. Ф.

Актуальность темы: Химия как одна из фундаментальных наук вместе с физикой, биологией и математикой составляет базис современного естествознания. Вместе с тем, одна из бурно развивающиеся областей современной химии является «Биокоординационная химия», которая связывает традиционные области неорганической и физической химии с медициной, биологией и фармакологией. Одним из важных задач этой области науки являегся разработка и внедрение иммуностимуляторов, повышающих резистентность организма. В этом отношении особое внимание привлекают производные азолов: бензимидазол, дибазол, альбендазол, которые наряд)' с сосудорасширяющими, спазмолитическими и гипотензивными свойствами, проявляют также антимикробную, антигрибковую и антигельментную активности, а координационные соединения ионов Зс1-переходных элементов с указанными лигандами обладают эффективным фармакологическим действием. Комплексные соединения железа (III), железа (II), меди (II) являются не только донорами микроэлементов, жизненно необходимых для всех биосистем, но и активных лигандов, которые являются для них однородными, включающимися в состав многих ферментов. Биоактивные комплексных соединений являются точной моделью природных ферментов и биологических переносчиков кислорода: цитохромов, ферредоксинов, гемоглобина. Имидазольные и бензимидазольные циклы широко распространены в животном и растительном мире. Они входят в состав некоторых алкалоидов, витамина В12, мышечных белков, являются основой при получении широко используемых имидазолсодержающих волокон. Эти соединения можно широко использовать и в различных областях сельского хозяйства, так как они лучше усваиваются растениями, а за счет активности микроэлемента и лиганда оказывают дополнительный стимулирующий эффект на прорастание семян, рост, развитие и плодообразование сельскохозяйственных культур, повышают их урожай и улучшают качество.

В связи с необходимостью разработки экономичных и эффективных способов очистки сточных вод промышленных и природных газов, важное практическое значение имеет изучение процессов окисления серосодержащих веществ, что не менее значимо для понимания механизма биологического окисления, протекающих в некоторых живых организмах.

Особый интерес представляет исследование каталитической активности комплексов железа в процессе окисления цистеина, поскольку связь ионов железа с белком в наиболее распространенных биологических переносчиках электронов осуществляется либо через азот имидазольного кольца, либо через БН-группы. Данные по каталитической активности окисления цистеина в присутствие ионов Ре(Ш), FeC.lI) практически отсутствуют.

Сведения о составе координационных соединений Ре(Ш), Ре(И) и Си(И) в водных растворах имидазола, бензимздазола, дибазола, албендазола и гистидина немногочисленны. Они относятся к ограниченному интервалу концентрационных условий. Особенно мало данных о полиядерных и гете-

-3-

роваленгных комплексах железа, хотя именно они входят в состав активных центров железосодержащих ферментов, обеспечивая в электронно- транспортных цепях осуществление многоэлектронных переносов при биологическом окислении, которые с точки зрения термодинамики более выгодны, чем одноэлектроиные. Поэтому, исследование термодинамических характеристик реакций, сопровождающихся образованием полиядерных и гетерова-лёнтных координационных соединений Ре(!П), Ре(11) и Си(И) в водных растворах имидазола, бензимидазола, дибазола, албендазола и гистидина актуальна.

Цель работы - исследование процессов образования моно~, полиядерных-, гомо- и гетровалентных координационных соединений железа (III), железа (II) и меди (II) с гетероциклическими азолсодержащими лигандами, определение их термодинамических характеристик процессов протонизации лигандоа и реакций комплексообразования разных ионных составов, разработка оптимальных условий синтеза комплексов и нахождение аспектов их практического применения.

Задачи исследования:

- методом окислительного потенциала изучить процессы образования координационных соединений Ре(Ш), Ре(И) с гистидином, имидазолом, бен-зимидазолом и дибазолом в интервале рН от 1,0 до 8,0; ионных силах 0,10; 0,25; 0,50; 1,0 моль/л и температурах 288.16; 298,16; 308,16; 318,16 К;

-исследовать ионные равновесия в водных растворах гистидина, имидазола, бензимидазола, дибазола, и дать их полное термодинамическое описание; /

- с помощью нового математического приема, использования окислительной функции Юсупова, составить химические и математические модели ионных равновесий реакций комплексообразования в растворах исследованных окислительно-восстановительных систем;

- определить термодинамические функции реакций образования координационных соединений при разных рН, ионных сил, температур и выявить влияние природы лиганда на процессы комплексообразования в растворах;

- вывести эмпирические уравнения зависимостей логарифмов констант образования координационных соединений от ионной силы, а также уравнения зависимостей термодинамических функций от температуры;

- изучить процессы жидкофазного каталитического окисления цистеи-на, сероводорода и сульфита натрия молекулярным кислородом. Выявить возможность использования координационных соединений железа(Ш) и же-леза(И) с гетероциклическими соединениями в качестве эффективных катализаторов процессов окисления серосодержащих веществ;

-провести модификацию волокон, содержащих в качестве функциональных имидазольныс группы ионов железа (III) и железа(Н) в области образования в растворах полиядерных и гетеровалентных соединений;

-4-

- найти условия регулирования прочностных свойств волокон и показать возможность использования их в качестве катализаторов процессов гетерогенного окисления серусодержащих веществ молекулярным кислоро-дам;

- осуществить синтез координационных соединений железа (III), железа (II), меди (II) с дибазолом и албендазолом, изучить их физико-химические свойства для идентификации их состава и предполагаемого строения;

-наработать опытные партии и провести испытания препаратов на основе железо- и медьсодержащих соединений с дибазолом и альбендазолом в качестве антибактериального препарата для лечения болезней животных, вызываемых эшерихией коле, сальмонеллами, пастереллами, бруцеллами, в качестве противогрибкового препарата для лечения дерматофитозов, в качестве антигельминтного и антипаразитарного препарата для девастации и лечения кишечных гельминтов при мониозиозе и диктиокаулезе овец;

Научная новизна. Расширены границы применения метода океред-метрии к изучению процессов образования moho-, полиядерных-, гомо- и ге-теровалентных координационных соедииений в водных растворах гетероциклических соединений. Для решения этой задачи предложены общие уравнения теоретической и экспериментальной окислительной функции Юсупова;

- методами температурного коэффициента и прямой калориметрии определены полные термодинамические характеристики процессов протони-рования биолигандов из числа гетероциклических соединений;

- установлены закономерности в изменении термодинамических характеристик процессов образования moho-, полиядерных, гомо- и гетеровалент-ных координационных соединений Fe (III), Fe (II) с азолсодержащими гетероциклическими лигандами. На основании значений изменения энтальпии установлен характер связи металл-лиганд в комплексных частицах. Определены области существования комплексов, максимальная степень их образования и оптимальные условия их выделения из раствора;

- установлена закономерность в образовании гетеровалентных комплексов в растворах, содержащих металлы переменной валентности. Выявлена влияние природы лиганда на реакции образования комплексов и их термодинамические характеристики;

- впервые составлены химические и математические модели расчета равновесий комплексообразования для изученных систем, выведены эмпирические уравнения зависимостей логарифмов констант образования координационных соединений от ионной силы;

-исследован процесс жидкофазного окисления цистеина, сероводорода и сульфита натрия в присутствии комплексов железа (III) и железа (И) с имидазолом, бензимидазолом и гистидином. Показано, что в ходе катализа образуется гетеровалентное соединение, которое служит переносчиком электронов с субстрата на кислород подобно тому, как ионы железа функ-

-5-

ционируют в металлоферментах. Высокая каталитическая активность установлена также при окислении серусодержащих соединений с имидазолсо-держащими волокнами, модифицированными ионами железа (III) и железа (II).

- синтезированы и изучены железо- и медьсодержащие координационные соединения, являющиеся высокоэффекгивными лекарственными препаратами, которые широко применяются в ветеринарной практике. На основании результатов испытаний разработаны новейшие ветеринарные лекарственные препараты: дибаферрол, дибакупрол, албкупрол.

Практическая ценность. Полученные данные о составе, константах устойчивости, диаграммах распределения и термодинамических функциях реакций образования комплексов железа (III) и железа (И) с гетероциклическими лигандами составляют количественную основу для выяснения особенностей и предсказания хода протекания реакций комплексообразования в изозарядных процессах, что позволяет определить оптимальные условия выделения координационных соединений с целью получения высокоэффективных лекарственных препаратов с заданными свойствами. Исследованные системы могут значительно совершенствовать химическую модель равновесий образования комплексов железа с гетероциклическими лигандами в водных и смешанных растворах.

Полиядерные и гетеровалентные комплексные соединения железа с гетероциклическими лигандами могут быть использованы в качестве эффективных катализаторов процессов окисления серусодержащих веществ. Модифицированные волокна, содержащие имидазольные группы, обладающие повышенными прочностными свойствами при определенных условиях могут служить гетерогенными катализаторами процессов окисления сульфитов молекулярным кислородом.

Синтезированные комплексные соединения могут быть использованы в качестве биостимуляторов роста сельскохозяйственных культур и средства способствующие повышении их урожайности.

Синтезированные в работе лекарственные вещества дибаферрол, дибакупрол, албкупрол могут найти широкое применение в ветеринарной практике в качестве антибактериального, антигрибкового, антгельминтного, антипаразитарного средства для лечения болезней животных, вызываемых эшерихией коли, сальмонеллами, пастереллами, бруцеллами, дерматофите-зов, для девастации кишечных гельминтов при монеиозиозе и диктиокаулезе овец.

Основные положения выносимые на защиту.

-данные по термодинамическим характеристикам реакций протониро-вания имидазола, бензимидазола, дибазола и гистидина, а также гидро-ксильному комплексообразованию Fe(III) в водно-перхлоратных растворах этих веществ;

-результаты по установлению состава н областей доминирования координационных соединений железа (III) и железа (II) с имидазолом, бензи-мидазолом, дибазолом, L-, D-. DL - гистидином в области рН от 1,0 до 8,0 при ионных силах 0,10; 0,25; 0,50; 1,00 и температурах 288.16; 298,16; 308,16; 318,16 К; а также по изучению смешаннолигандного комплексообра-зования в системе Fe(III)-Fe(II) - цистеин-гистидин;

* -выявленные закономерности по влиянию различных факторов на величин констант устойчивости комплексов и термодинамические характеристики реакций комплексообразования железа (III) и железа (II) с имидазолом, бензимидазолом, дибазолом и гистидином;

-выведенное уравнение эмпирических зависимостей констант устойчивости от ионной силы растворов;

-результаты по изучению каталитической активности координационных соединений железа в реакциях жидкофазного окисления цистеина, сероводорода и сульфита натрия молекулярным кислородом;

-исследования по гетерогенному каталитическому окислению серуео-держащих веществ модифицированными имидазолсодержащими волокнами и данные по их физико-механических свойств;

-результаты по расширению границы применения уравнения Васильева и окислительной функции Юсупова;

-разработанные оптимальные методики синтеза новых координационных соединений железа и меди с дибазолом, альбендазолом и установленные закономерности по изменению их физико-химических характеристик;

-данные по терапевтической активности и токсичности дибаферрола, дибакупрола и албкупрола и применение их в ветеринарной практике.

Эксперименты и расчетные работы осуществлены на кафедре физической и коллоидной химии химического факультета и научно- исследовательской лаборатории «Координационной химии» им. X. М. Якубова (номер государственной регистрации № 0103 ТД 006) научно-исследовательского института Таджикского национального университета, кафедре неорганической химии Ивановского химико-технологического института, лаборатории органического катализа Московского госуниверситета им. М.В. Ломоносова, Московского физико-технического института, научно-исследовательского института Академии сельскохозяйственных наук Республики Таджикистан. Научные исследования также выполнялись согласно заданию Госкомитета РФ по науке и технике по направлениям 2.17 и 2.2. проблемам 2.17.2 и 2.2.4. зарегистрированных под номерами 81040960 и 81040964, которые координировались научными советами по неорганической химии и проблемам химической физики АН РФ.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: III Всесоюзном совещании «Термодинамика и структура гидро-ксокомплексов в растворах» (Душанбе, 1980г.); VI Менделеевской дискуссии «Результаты экспериментов и их обсуждение на молекулярном уров-

-7-

не» (Харьков, 1983 г.); X Всесоюзной конференции по калориметрии и химической термодинамики (Иваново, 1984 г.); Республиканской научно-теоретической конференции молодых ученых, посвященной 60-летию Таджикистана (Душанбе, 1984 г.); VIII Международной конференции по термическому анализу (Братислава, Чехословакия, 1985 г.); XVI Всесоюзном Чугаевском совещании по химии комплексных соединений (Красноярск, 1987 г.); XIV Межвузовской конференции молодыхученьгх «Современные проблемы физической химии растворов» (Ленинград, 1987 г.); Республиканской научно-практической конференции «Проблемы фармацевтов Таджикистана» (Душанбе, 1991 г.); 1-ом конгрессе медицинских работников Республики Таджикистан «Медицина и здоровье» (Душанбе, 1997 г.); 1-ом конгрессе фармацевтов Азербайджана с международным участием (Баку-Азербайджан, 1998 г.);.Международной научно-практической конференции посвященной 60 летаю ТаджНИВИ «Актуальные проблемы болезней животных в современных условиях» (Душанбе. 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития ветеринарной науки и практики», посвященной государственной программе АУЛ (Алмаата, 2003 г) второй Международной научной конференции «Мониторинг распространения и предотвращения особо опасных болезней животных» (Самарканд, 2004 г.); научно-практической конференции «Основные достижения и перспективы развития фармацевтического сектора Таджикистана» с международным участием, (Душанбе, 2006 г.); Международной научно-практической конференции «Валихановские чтения-12» (20-22 апреля, Кокшетау, 2007г.); Международной конференции по химической термодинамике (Казань- 2009г.); XI Международная конференция «Проблемы сольватации и комплексообра-зования в растворах» VI конференция молодых ученых "Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем" (Иваново, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 102 работы, в том числе 53 научные статьи из них 42 статья в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией, 44 тезиса докладов, доложенных на Всесоюзных, международных 22 тезиса, республиканских конференциях и симпозиумах, а также 5-патентов Республики Таджикистан.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,_6_

глав, выводов и списка цитируемой литературы, включающий _314_

наименований, изложенных на 320___страницах компьютерного текста, в

том числе__123___ рисунка и _75_таблиц. Приложение на__16

страниц.

1 .ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Методы исследования. Состав, области доминирования, константы образования координационных соединений в растворах определялись с помо-

-8-

щью методов оксредметрии, электронной спектрофотомерии, рН- метрического титрования и волюмометрии (газометрический метод). Термохимические измерения проводились методом прямой калориметрии. Расчеты ок-средметрических измерений осуществлялись методом итерации, величины констант образования координационных соединений и их степени накопления рассчитывались на компьютере по программе Excel. Константы протонизации лигандов определялись с помощью методов потенциометрии и рН-метрического титрования.

Для подтверждения образования связи железа (III) и железа (II) с функциональными группами модифицированных волокон использованы методы микроволновой (СВЧ)-проводимости и ИК-спектроскопии. Микроволновая проводимость измерена в Московском физико-техническом Институте по методике разработанной Э.М. Труханом. Прочностные свойства волокон определялись на разрывных машинах в НПО «Химволокно» г. Мытищи совместно с сотрудниками МГУ им. М.В. Ломоносова.

Синтезы соединений железа и меди с дибазолом и албендазолом (ди-баферрол, дибакупрол, алкупрол) осуществлялись по разработанным нами лабораторным методикам. Идентификация синтезированных координационных соединений железа и меди проведена с помощью методов Раста, ИК-спектроскопии и рентгено - спектралным.

Испытания препаратов проведены в лабораторных, вегетационных и полевых условиях совместно с сотрудниками НПО «Земледелие» им академика А.Н. Максумова и НИВИ АСХН в Ховалингском районе Хатлонской областиРеспублики Таджикистан. Противомикробную активность и токсичность препаратов определяли методом серийных разведений и Першина.

Процессы протонизацин в растворах гетероциклических соединений

Изучение процессов протонизации гетероциклических соединений необходимо для количественной характеристики реакций образования координационных соединений в растворах. Экспериментально константы протонизации азолов нами определялись потенциометрическим и рН метрическим титрованием при температурах 288,16; 298,16; 308,16; 318,16 К и ионных силах 0.10; 0.25; 0.50; 1.0 моль/л (табл. 1-3). Постоянство ионной силы поддерживалась добавлением рассчитанных количеств перхлората натрия (Na-СЮ^) и хлоркой кислоты (HClOj). Из полученных данных следует, что на величину константы протонизации сильное влияние оказывают электроно-акцепторные свойства бензольного кольца, т.е. при переходе от имидазола к бензимидазолу и дибазолу значения рКа уменьшаются.

-9 -

Таблица 1

Значения рК процесса протонюации имидазола и гистидина при ионной силе 1,0 моль/л (НС104) и различных температурах

Соединение, i\ т, К рк±одК 288,16 298,16 308,16 318,16

Имидазол РК, 7,40 7,18 6,96 6,73

Гистидин рК, 1,80 1,71 1,72 1,76

рк2 6,27 6,14 6,00 5,90

рКз 9,52 9,19 9.03 8,91

Таблица 2

Значения рК процесса протонизации бензимидазола при различных температурах и ионных силах

ионная Т,К 288,16 298,16 308,16 318,16

сила

0,10 5.58 5.45 5.63 ~ 5.43 '

0,25 рК±0,02 6.01 5.54 5.71 5.88

0,50 6.04 5.59 5.73 5.99

1,00 6.04 5.75 5.78 6.26

Таблица 3

Значения рК процесса протонизации дибазола при различных температурах и ионных силах

ионная сила Т,К 288,16 [ 298,16 308,16 318,16

0,10 5,37 1 5,53 5,30 5,54

0,25 рК;±0,02 5,53 ! 5,58 5,43 5,62

0,50 5,81 | 5,81 5,52 5,67

1,00 5,86 | 6,05 5,62 5,78

На рис. 1-2 представлены диаграммы распределения имидазола, бензимидазола и продуктов их протонизации. Из этих диаграмм следует, что в области рН до 5,5 для имидазола и 4,5 для бензимидазола в растворе доминирует катион азолик H:L+. Нейтральная молекула азолов (HL) имеет широкую область доминирования от pli 5,5 до 13,0 для имидазола и 4,5 до 10,0 для бензимидазола. Поэтому можно предположить, что в этих пределах рН только пиридиновый атом азота может участвовать в реакциях образования координационных соединений.

/

V

/

<о-

»

Л

трН

Рис. 1. Диаграмма распределения имида-зола (Н2Ь+) и продуктов его протонизации (НЬ) в водных растворах. Обозначения кривых: 1 - НЬ, 2 - Н2Ь+

Рнс.2. Диаграмма распределения бензи-мидазола и продуктов его протонизации. Кривые: 1 - Н2Ь+, 2-НЬ, 3-Ь"

На основании данных диаграммы распределения можно заключить, что пиррольный атом азота может протонироваться при рН > 10, а координационные соединения железа (III) и железа (II) могут формироваться и су-ществоват в слабощелочных растворах, поэтому можно считать, что в реакциях комилексообразования участвует только пиридиновый атом азота. В связи с этим, экспериментально были определены только константы протонизации пиридинового атома азота в азолий ионах.

Оксредметрические исследования в системе Ре(ГП) - Ре(П) -гетероциклические соединения - вода

Проведён анализ теоретических и экспериментальных зависимостей окислительного потенциала от концентрационных переменных: р11, рСНь, рС0, рСг - показатели отрицательного логарифма концентраций ионов водорода, азола, окисленной и восстановленной форм железа соответственно.

Методом оксредметрии был установлен состав координационных соединений Ре(Ш) и Ре(И) в водно - перхлоратных растворах азолов в интервале рН = 1,0+8,5. Исследование выполнено в области концентраций [Те (III)] = [Ре (И)] = МО"4 и МО"3 моль/л; имидазола: 1.10"2* 5.10"1 моль/л, в интервале температур 288ч-318,16 К, ионных силах 0,1+1,0 моль/л.

Ядерность координационных соединений железа (III) была установлена из экспериментальной зависимости окислительного потенциала ф от отрицательного логарифма его концентрации при рИ: 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0. Эти зависимости в интервале рН.до 4,0 имеют прямолинейный характер с угловым коэффициентом равным - и (табл. 4). Согласно теории метода оксредметрии теоретическая зависимость имеет следующий вид:

Если сопоставить экспериментально полученное значение с уравнением 1, то имеем значение ц ~ 1, что свидетельствует об образовании моноядерных координационных соединений трехвалентного железа. При дальнейшем увеличении рН эта зависимость имеет наклон "разный -и/2 (табл". 4). Следовательно, происходит образование биядерных координационных соединений железа (III). Формирование наклона -и/2 становиться преобладающим при концентрации железа больше 5-10"4 моль/л и увеличении ионной силы и температуры. Начиная с рН = 5,0 тангенс угла наклона в зависимости ф - рСре(ш) равен нулю, т.е. с увеличением концентрации трехвалентного железа окислительный потенциал не изменяется, это можно объяснить одинаковыми изменениями активностей ионов железа (III) и железа (И), возможным разрушением ранее образовавшихся в растворе биядерных координационных соединений трехвалентного железа в результате вхождения в их состав ионов Ре(Н).

Ддерность комплексов двухвалентного железа установлена при рассмотрении экспериментальных зависимостей окислительного потенциала ф от концентрации Ре(Н) при рН: 4,0: 5,0; 6,0; 7,0; 8,0 (табл.4). Начиная с рН 7,0 на зависимости ф-рС^щ формируются аномальные наклоны т.к. с ростом концентрации двухвалентного железа наклон уменьшается или окислительный потенциал увеличивается. Повышение температуры и ионной силы до 318,16 К смещает рН начало образования аномальных наклонов до 6,0. Это, вероятно, связано с разрушением ранее образовавшегося в растворе димера трехвалентного железа и вхождением в его состав ионов Ре(И), а также с автоокислением Ре (II) в Ре (III) при некоторых значениях электродного потенциала. Такой ход кривых, а так же возможность азтоокисления двухвалентного железа не противоречат возможности образования гетеровалентного комплекса в растворе.

Число молекул имидазола в координационном соединении, было установлено на основании рассмотрения зависимостей ф-рСщп при рН; 2,0; 3.0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0. 8,0; 9,0 (табл.4). С повьнпением температуры одни и те же комплексные соединения образуются при меньшей концентрации имидазола, а число лигандов, приходящихся на один ион Ре (II) возрастает до двух, т.к. при этом содержание непротонированной формы имидазола в растворе увеличивается.

Дня установления областей существования координационных соединений железа по шкале рН, определения общего числа молекул лигандов в комплексах были построены экспериментальные зависимости ф - рН (рис.3.). На всех зависимостях ф-рН при всех температурах, ионных силах, концентрациях азолос и металлов комплексообразователей можно выделить

формирование прямолинейных участков с угловыми коэффициентами равными 0, -и, -2г>, -Зо, -2и, -и, отличающимися различной протяженностью по шкале рН (табл. 1).

(III)-D, L-HiS-Na(H)C104 -Н20.

1 - Т= 308,16 К; J = 1,0, CFc(ii) = СРе(ш }= 1 • 10'5 моль/л, CHlS = 5 • 10"2 моль/л. 2 - Т = 308,16 К; J = 1,0, СРе(н) = CFe(i„)= МО"4 моль/л, CHiS = 1 • Ю"2 моль/л. 3,4 - Т = 298,16 К; J = 1,0, Сад = С^ш^МО"5 моль/л, Снв = 5-10"2 моль/л (3),

CH;s = 1" 10"2 моль/л (4)

Совместный анализ зависимости ф - рСРе(ш), ф -pCFe(ii), Ф - СШт, ф - рН позволил составить математическую модель - стехиометрическую матрицу тангенсов угла наклонов всех экспериментальных кривых в изученном интервале рН (табл. 4). Анализ данных матрицы позволил определить предположительный состав образующихся комплексов. Таким образом показано, что в кислой области водно- перхлоратных растворов азолов до рН 5,0 образуются моноядерные координационные соединения железа (III), а при больших рН двухвалентного железа.

Начиная с рН 8,0 на зависимостях ф-рСр^н), ф - РСРе(ш), Ф-рСшт формируются аномальные наклоны, что связано с автоокислением двухвалентного железа и образования гетеровалентного комплекса в растворе. Повышение температуры до 318,16 К и ионной силы смещает рН начало образования аномальных наклонов до 6,0. Следовательно, с повышением температуры число высвобождающихся ионов Fe (III) в растворе за счет разрушения бия-дерных комплексов увеличивается. Это говорит о разрушительном характере повышения температуры. С повышением температуры одни и те же комплексные соединения образуются при меньшей концентрации азола, а число лигандов, приходящиеся на один ион металла комплексообразователя, возрастает. Последнее связано с тем, что с возрастанием температуры содержание непротонированной формы имидазола в растворе увеличивается.

Таблица 4

Состав комплексных соединений, образующихся в системе Ре (Ш)-Ре (И)-имидазол-вода при температуре 288,16 К, Л=1.0, Сре(Ш)-Сге(ц)= _МО3, Сн1ш=0,01 моль/л____

рН Тангенсы углов наклона зависимостей Состав комплексов

<р-рН ф-рСре(Ш) Ф"рСге(1!) 9-рСмга

1,0 -4,2 -1) -1) 1) 0 Ре(Н20)б3+;Ре(Н20)б2+;

4,2-4,6 -1) -1) И -2« РеОН2+;;РеНЬп'+; РеН1тОН2+;

4,6-5,0 -2« -X) В -1) РеН1т3+; РеН1тОН2+;

5,0-6,0 -Зи 0 и -21) РеШт(ОН)2+; РеН1т2+

6,0 - 6,6 -2« -и/2 И 0 Рс(Н1т)22+

6,6 -7,4 -2\> 0 -и -2« Ре2(Н1т)2(ОН)24+

7,4 -8,0 -1) -и -и -1) Реп,Ре11(Н1т)2(ОН)23 +

Таблица 5

Состав комплексных соединений железа (111) и (II) с гистидином

Форма лиганда Области доминирования комплексов по шкале рН Состав комплексов

Ре(Ш) Ре(П)

Ь-ГИСТИДИН 2.0-4.0 РеНда'^-1" -

4.0-5.5 Рез^гаМОН)^-1^ РеНкШ^""1^ Ре2(НкН18)2 (ОН)2<4+2<ы^

5.5-9,0 РешРеи(ШЖ8)2 (ОН)2(5+2(Ы>-2,+ Ре2шРеп(НкН«)6 (ОП)2(8+6(к-,Ь2)+

П-гиетндин 0,Ь-гистиднн 2.0-4.0 РеШН^11^ -

4.0-5.5 Рез(НкН18)6(ОН)2^"^ РеНкНВ1*"-"* Ре(Нк№812<2+2°"1,,+

5.5-8,5 Ре2шРе"(НкН18)6

2.0-4.0 РеНкШ813+к-1>+; Ре2(НкН18)2<642(к-"н; Ре{ЫкН18)-<3+2(Ы)>*

4.0-5.5 Рез^ШМОП)^"'^ Ре,(НкШ8)2 (ОН

5.5-9,0 1 Ре2(НкН15)2(ОН)-(6+2<к':н>;'

5.5-9,0 | Ре"!ге"(Нк№8)2 (он)2^2(Ы)-2)+

Составленная на основании экспериментальных оксредметрических измерений стехиометрическая матрица позволяет определить предполагаемый состав комплексов (табл. 5) и создать химическую модель существующих равновесий в растворах. Расчет равновесий комплексообразования с помощью окислительной функции Юсупова необходим для расчета констант образования координационных соединений.

Дяя этого необходимо определить численные значения экспериментальной окислительной функции, которые вычисляются из результатов зависимости окислительного потенциала от рН (рис. 3) с помощью уравнения 2. Полученные данные представленны в виде графиков зависимостей \gf -f от рНна рис. 4,5.

Рис. 4. Зависимость логарифмов Рис. 5. Зависимость логарифмов экспериментальной (lg/3°) и теоре- экспериментальной (lg/,) и тео-тической (lg/T°) окислительной ретической (lg/т°) окислительной функций от рН системы: Fe (III)-Fe функций от рН в системе: Fe (III)-(II)- Him -Na(H)C104-H20. Т=298,16 Fe (II)-HIm-Na(H)C104-H20. К, J=0,1, С^тгС^крМ О"3. Кривая T=298,16 К, J-0,25,

проведена по экспериментально из- Сре(ш)=Сре(щ=М0". Сньп=Н0' меренным значениям, а точки рас- моль/л. Кривая проведена по экс-считаны теоретически. периментально измеренным зна-

чениям, а точки рассчитаны теоретически.

У?=СГ/С0(2)

Указанные кривые сопоставляются с зависимостью теоретической окислительной функцией, которая рассчитывается согласно уравнения 3.

fr =Cr /CjSZiitpiOG^'q^r-l^^'lM^r''}/

/ l ' 0 ° ° (3)

] о о о 0

На графике зависимости lg/° .от.pH можно выделить 12 прямолинейных участков, которые с точностью ±1 равны общему числу, образующихся координационных соединений. Из табл. 6 следует, что из 14 равновесий 10 являются реакциями образования координационных соединений, четыре остальные относятся к протолитическому равновесию, гидролизу железа (III), а две - аквакомплексам железа (III) и железа (II), константы образования которых приняты равными единице.

Общее уравнение окислительной функции для изученной системы выводится по данным таблицы 6.

Таблица 6

Стехиометрическая матрица, состав и обозначения констант образования координационных соединений системы Fe (III) - Fe(II) - имидазол - вода

№ Fe(II Fe( н L ОН СОСТАВ lgßq,p,s,U

I) II)

Я Р S 1 к

1 1 0 0 0 0 Fe (Н20)63+ Igßicooo

2 0 1 0 0 0 Fe(H20)52+ Igßoiooo

3 1 0 0 0 1 FeOH2+ lgß 10001

4 1 0 0 1 0 FeHInv" lgßiooio

5 1 0 0 2 0 Fe(HIm)2:,t lgßl0020

6 1 0 0 1 1 FeHImOH2+ IgßlOOll

7 1 0 0 2 1 Fe(HIm)2OH2+ lgßl0021

8 1 0 0 1 2 FeHIm(OH)2+ lgßl0012

9 2 0 0 2 2 Fe2(HIm)2(OH)24f lgß20022

10 2 0 0 2 3 Fe2(HIm)2(OH)33+ lgß20023

И 1 1 0 2 з FemFeu(HIm)2(OH)32T lgßll023

12 0 1 0 1 0 FeHIm2" Igßoioio

13 0 1 0 2 0 Fe (HIm)22+ lgßci020

14 о 0 2 1 0 H2Im+ oH' + Hirn lgßo0210

Если в уравнении 3 вместо ц, р, э, 1, к подставить их численные значения из таблицы 6 (я=р~1 и з=1=к=0) получим общее выражение теоретической окислительной функции (урав. 4) для исследуемой системы:

/г = & + Х^аСак* + р^аЪа'к* + 2 Д 1025Ка2СО2[л3']}

/V + К1000,Л4 + ЯииЛвСай4 + Дюзо*а2Сагй3 + /З^КаСаИ'1 + + р,т:КаЫЧ? + втпКАСАпг + г/^/ГЛСЛО^ +

Это уравнение позволяет методом итерации вычислить значения констант образования и определить области доминирования координационных соединений, образующихся в исследованной системе. Процесс вычисления констант образования включает следующие последовательные операции: нахождение приближенных значений констант, оценку приближенных значений равновесных концентраций Ее (III) и Ре (II), оценку равновесных концентраций полиядерных координационных соединений и вычисление их констант образования; вычисление их молярных долей и расчет точных значений констант образования.

Таблица 7

Константы образования координационных соединений в системе Ре (Ш)-Ее (Ц)-имидазол-вода при ионной силе 1,0 моль/л н различных

температурах

01 02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

18Ка ^Кюооо ^Коюоо 1ёКюоо1

1§Э5юош 10020 ^Рюои 10021 1^10012 1ёРг0022

^$20023 11023

Численные значения ^РавИс ± 0,02при ____температурах, К

288,16 298,16 308,16 318,16

-7,40 -7,18 -6,96 -6,73

0 0 0 0

0 0 0 0

-2,66 -2,60 -2,50 -2,39

5,05 5.20 5,28 5,36

10,60 11,38 11,10 11,38

2,54 2,19 1,44 1,92

7,25 6,50 6,06 5,50

0,19 0,15 0,12 0,06

22,19 20,69 20,04 19,33

21,92 19,00 18,18 17,26

13,91 14,04 14,20 14,08

4,05 3,43 3,02 2,53

8.32 8, ¿8 8.01 7,88

Совпадение логарифмов экспериментальной /а° к теоретической зависимостей от рН (рис. 4,5) свидетельствуют, что состав образующихся ко-

-17-

ординационных соединений установлен достаточно точно. Рассчитанные таким образом, численные значения констант образования координационных соединений Ре(Ш) и Ре(И) с азолами приведены в таблицах 7-10. Из приведенных рисунков видно, что в исследованной системе последовательно реализуются до 14 ионных равновесий, отличающиеся составом, устойчивостью и областями доминирования по шкале рН. Эти данные получены методом последовательных приближений, после совпадения теоретической и экспериментальной окислительной функции в пределах погрешности ок-средметрических измерений соответствующих 1-3 мВ. Из рисунков 4 и 5 видно, что в исследованной системе последовательно реализуются до 12 ионных равновесий, отличающиеся составом, устойчивостью и областями доминирования по шкале рН. Эти данные получены по результатам обработки данных эксперимента методом последовательных приближений, при условии совпадения теоретической и экспериментальной окислительной функции в пределах погрешности оксредметрических измерений соответствующих 1-3 мВ. (1§|3_+

Анализ экспериментальных зависимостей окислительного потенциала от концентрационных переменных показал, что ионная сила и температура в изученной системе не влияют на состав, образующихся координационных соединений. Однако можно заметить значительное изменение численных значений констант образования комплексов с увеличением ионной силы раствора и температуры.

Величины равновесных концентраций ионов железа и биядерных комплексов необходимы только в тех областях рН, где они доминируют и находятся в пределе от 0 до С0 - Сг. После первых вычислений рассчитывали молярные доли частиц, которые позволили определить равновесные концентрации всех сосуществующих частиц в исследуемых растворах. Затем, методом итерации после 8-10 приближений определяли истинные значения констант образования комплексов.

Вычисленные указанным выше способом равновесные концентрации свободных и связанных в комплексе ионов железа, полиядерного и гетеро-валектного соединений, представлены на рис. 6 и 7 в виде диаграммы распределения.

-У

!,в М 8,о рН

2,» .......¿.О *"М 8,й С"

Рис. 6. Содержание ионов Fe (III) и

Рис. 7. Содержание ионов Fe (П) и его комплексных форм в системе:Ре(ИГ)-Fe([Ij-HIm-Na(H)C104-H20.298,16 К; J = 0,1 моль/л. Кривые относятся к: 1 -Fe2+; 2 - Fe Him2+; 3 - Fe(Him)22+; 4 -

его комплексных форм в системе: Ре (111)-Ре (П)-Н1т-Ка(П)СЮ4-Н20 при 298,16 К; 1=0,1 моль/л. Кривые относятся к: 1-Ре3+; 2-РеОН2+; 3-РеН1ш3+; 4-

Fe(HIm)2(OH)\;7-FccHIm)2(OH)2+;8-Fe2(inra)2(OH)2+2; 9-Fe2(HIm)2(OH)3+3;

Fe(HIm)23t; 5-FeHIm(OH)2+; 6-

FemFeu(Him)2 (OH)42+.

10-РешРец(Шт)2(С>Н)3+2.

Из диаграмм представленых на рис. 6 и 7 видно, что по мере увеличения рН ионы железа постепенно связываются в более сложные по составу и устойчивости координационные соединения. Равновесные концентрации рассчитывали методом последовательных приближений исходя из значений, полученных из следующих уравнений:

где, а,; - молярные доли равновесных форм компонентов реакций комплек-сообразования, Скомп - концентрация комплексов, СГцШ) и Сод - равновесные концентрации свободных ионов железа, С0 и Сг - общие концентрации окисленной и восстановленной формы металла. Молярные доли координационных частиц и свободных несвязанных в комплекс ионов железа можно рассчитать с помощью уравнений (5) и (6), которые при подстановке значений, переходят в соответствующие конкретные формулы (рис. 8 и 9).

При количественном описании реакций комплексообразования с гис-тидином необходимо принимать во внимание протекание протолитических процессов. Диссоциация или протонирование аминокислотных лигандов приводит к изменению состава, строения и устойчивости комплексов. Для нахождения формы лиганда з комплексах с Ь-и О-, а также В,Ь- гиетидином

состава РеНк1Ш(3+ы>\ Fe(HkHiS)2№n)f Fe2(HkHiS)2(6+2(V1))+, где к = 0,1,2, 3

и расчёта констант устойчивости координационных соединений в протолитических системах нами использована вспомогательная РчхуЬ функция.

Таблица 8

Значения логарифмов констант образования комплексов в системе Ре (Ш)-Ре (Н)-бенз1шидазол-вода при 288,16 К и различных ионных силах (^Р + 0,02)

J,моль/л !g®oioio lgßoio2i> 'gßl!024 lgaJiooio Igßirou lgßl0012 lgp20024 'ВК.1000! IgKioro lgKioryi3

0.1 3.55 8.1 4.93 2.8 0.25 -3.9 4.41 -4.0 -8.15 -12.1

0.25 3.64 8.28 5.17 3.01 0.45 -3.R 4.79 "4.1 -8.27 -12.25

0.5 3.72 8.35 5.37 3.3 0.68 -3.71 5.05 -4.2 -8.34 -12.35

1.0 3.75 8.41 5.56 3.45 0.76 -3.73 5.3 -4.3 -8.43 -12.42

Таблица 9

Значения констант образования координационных соединений в системе Fe (III) - Fe (II) - дибазол - вода при различных ионных силах и

308,16 К (lgp + 0,02)

J JgiEoiOlO lgßoi020 lgßll024 Ig®] 0010 ■gßlOOll lgßl0012 Igß20024 lgKioooi lgKl0OO2 IgKioooj

0.1 4,58 8.19 7,02 4,86 2,46 -2,27 4.93 -3,4 -7,09 -11.5

0.25 4,61 8.2 7,06 4,86 2,44 -2,33 4.95 -3,47 -7,13 -1154

0.5 4,71 8.27 7,16 4,88 2,45 -2,3 4,97 -3,5 -7,17 -U,6.

1.0 4,8 8.41 7,23 4,92 2,49 -2,25 5,09 -3,6 -7,47 -11,72

Таблица 10

Значения констант устойчивости координационных соединений железа (III) с гистиднном (lgß*txyk±0.02)

Форма ТД

лиганда Комп. 298,16 308,16 318,16

соед.

L-гистидин FeH2HiS4+ 1,96 2,16 2,38

FeHHiS3+ 5,56 5,73 5,95

D-гистидин FeH2HiS4+ - 1,96 ■

FeH2HiS4+ 1,82

Fe(H2HiS)25+ - 2,16 -

В,Ь-гистиднн FeHHiS,+ - 7,28

Fe(HHiSV - 9,18 -

Fe2(HHiS)/+ - 0,50 -

и

0,5

Ь?

0,5

ь.з

од

2,0 4,0 6,0 8,0 Рн

2,0 4,0 G,0 8.0 рК

Рис. 8. Содержание Fe (III) и его комплексных форм в системе: Fe (III)-Fe (II)-HIm-Na(H)C104-H20.

298,16 К; J=0,5 моль/л. Кривые относятся к: 1-Fe3*; 2-FeOH2+; 3-

FeHIm3+; 4-Fe(HIm)23+; 5-FeHIm(OH)2+;6-Fe(HIm)2(OH)+2;7-Fe(HIm)2(OH)2+-

8-

Fe2(HIm)2(OHr2; 9-Fe2(HIm)2(OH)3+3; 10-Fe" Fen(HIm)2(OH)2+3.

Рис. 9. Содержание ионов Ре (II) и его комплексных форм в системе: Ре(П1)-Ре(11)-Н1т-ЩН)СЮ4-Н20. 298,16 К; ] == 0,5 моль/л. Кривые относятся к: 1 - Ре2+; 2 - Ре Шга21; 3 -Ре(Н1т)22+; 4 - РешРе"(Шт)2 (ОН)42+.

В области до рН=4,0 нами установлен состав и определены значения констант устойчивости протонированных координационных соединений трехвалентного железа с L-, D- и D, L - гистидином (табл. 10). Из этой таблицы следует, что устойчивость комплексов с HHiS+ формой гистидина намного больше, чем с H2HiS+. Это объясняется тем, что комплексы, образованные с HHiS* имеют хелатное строение. Образование же димера Fe2(HHiS)26+ для D, L - гистидина происходит за счет координации через концевые имидазольные и карбоксильные группы гистидина без образования хелата.

При переходе систем, содержащих L-, и 0,Ь-гистидин, устойчивость комплексных соединений FeH2HiS4+ уменьшается, а FeHHiS3+ возрастает. Очевидно, в первой системе гистидин является монодентатным, а во второй бидентатным. Возрастание устойчивости комплексов железа (III) с ростом температуры для L-тистидина связано с ее различным влиянием на прочность связей железо (III) - вода и железо (Ш)-лиганд.

-21-

Расчет равновесия комплексообразования в системе медь (II) - медь (0) - дибазол - сложный растворитель

Согласно теории метода оксредметрии, анализ зависимостей окислительного потенциала <р от рН позволяет определить приблизительную область существования координационных соединений по шкале рН, Кроме того, по числу угловых коэффициентов можно определить общее число лйган-дов в комплексах. Эти зависимости могут дать качественную характеристику о влиянии температуры и ионной силы на реакции комплексообразования в растворах окислительно-восстановительных систем. После установления состав образующихся координационных соединений кривые зависимости окислительного потенциала от рН можно использовать для расчета констант образования комплексов и построения их диаграмм распределения.

Для решения этих задач нами были изучены зависимости ф-рН при ионной силе 0,1 и температуре 318,16 К. Полученные экспериментальные данные представлены на рис. 10. Из данных рис. 10 зависимости видно, что окислительный потенциал уменьшается в пределах рН 2,0^4,2, что является первым условием наличия окислительно-восстановительного равновесия в изучаемой системе.

Ф

(11)-Си (0)-НОЬ-ЫаС1-Н2О-сиирт при Т = 318,16 К, 1 = 0,10 и С Си(0)-= ССи(ц) = МО'3. Кривые относятся к: 1 - = С не>ь=2.10"2; 2 - ЗЛО"2 и 3 - 4.102 моль/л.

На зависимостях ф-рН кривые построены по экспериментально измеренным значениям окислительного потенциала, а точки рассчитаны с помощью теоретической окислительной функции. Прямолинейные участки определены с целью нахождения угловых коэффициентов зависимостей окислительного потенциала от рН.

На зависимостях ф-рН при всех концентрациях дибазола можно выделить прямолинейные участки с угловыми коэффициентами равными: 0, -и/2, -и, -3/2г), ~2у, -3/2и,. -\)/2, -3/2«. Состав координационных соединений, образующихся в изученной системе, и установленный из зависимостей представлены в таблице 11.

Таблица 11

Состав координационных соединений, образующихся в системе Си (Н)-Си (0)-дибазол - сложный растворитель

№ Интервал рН Значение Состав

п/п наклона и

01 ' 2,00 -2,30 0 Си(Н20)42+

02 2,30- -2,40 -ц/2 Си(Н20)42+; СиНЬ2+

03 2,40- -2,65 -и СиНЬ0Н(Н20)2+;

04 2,65- -2,95 -3/2« Си(НЬ)2(Н20)22+.

05 2,95- -3,35 -2х, Си(НЬ)2(Н20)22+; Си(НЬ)2ОН+

06 3,35- -3,95 -3/2и Си(НЬ)2ОН+

07 3,95- -4,10 -и/2, Си(НЬ)2ОН+; Си(НЬ)32+;

08 4,10- -4,20 -3/2» :и(нь)42+

09 рН>4,20. Ф неустойч. Си(НЬ)42'; Си2(НЬ)4(ОН)2

СиОН+; СиНЦОН)2

Си(ОН)2.

Расчет равновесий комплексообразования осуществляется по уравнениям экспериментальной и теоретической окислительной функций (2,3). На основе установленных составов координационных соединений из зависимостей окислительного потенциала от рН составлена стехиометрическая матрица ионных равновесий системы Си (Н)-Си (0)-НОЬ-МаС1-Н2О-сшфт (табл. 12).

Таблица 12

Стехиометрическая матрица ионных равновесий системы Си (Н)-Си (0)-1ШЬ-№С1-Н20-спирт и логарифмы констант образования координационных соединений

№ п/п Я Р Б 1 к Состав Рапн1к ¡РДгЫк

Н2Ь+ о Н* + НЬ Ка 1ёКа

01 1 0 0 0 0 Си(Н20)42+ Рюооо 'ёР 10000

02 1 0 0 0 1 СиОН+ Кюоо! 1ёКюоо1

03 . 1 0 1 1 1 СиНЬ0Н(Н20)2+ Рюш ^Рюш

04 1 0 2 2 0 Си(НЬ)2(Н20)22+ Р10220 10220

05 1 0 2 2 1 Си(НЬ)201Г Рю221 1ёр10221

06 1 0 3 3 0 Си(НЬ)32+ р10330 10330

07 1 0 4 • г 0 Си(НЬ>,2т Р10440

08 2 0 4 4 2 Си2(НЬ)4(ОН)22+ р2и<И2 №о442

09 1 0 1 1 0 СиНЬ2г Зюно 1£р101!0

10 1 0 I 1 2 СиИЦОН)2 р10П2 №оц2

Эта матрица позволяет вывести уравнения, по которым определяются приближенные значения констант. Можно считать, что таблица 12 является химической моделью для расчета равновесий в изученной системе. Кроме того, приведенные выше схемы реакций позволяют оценить изменение термодинамических характеристик, в частности энтропии AS0 реакций ком-плексообразования.

Вывод уравнения предусматривает включение в общее уравнение всех составляющих компонентов изучаемой системы. Если в уравнение 3 из таблицы 12 подставить все значения q, р, s, 1 и к , то для исследуемой системы получим выражение:

f°C = hA/ + (7)

Jt ° Ль*+Ртпкаса+Kvmh} +fimnK0C,h2 K >

Х.с'+гр&А&с'.И)

Уравнение экспериментальной окислительной функции для исследованной системы представляется следующим образом:

/з -10 " X ^

Уравнения (7) и (8) были использованы для вычисления констант образования комплексов и других равновесий. Однако при применении их для расчета по компьютерной программе они преобразуются в соответствующие функции или операторы.

На основании приближенных значений констант образования были проведены вычисления точных значений констант образования (табл.13) установленных комплексов методом итерации. Приближенные значения константы были получены исходя из уравнений отдельных линейных участков, которые справедливы лишь в случае полного доминирования данного координационного соединения над всеми остальными.

На рис. 11 предсташгёны зависимости теоретической и экспериментальной окислительных функций от рН.

1200)£»,ГТ 800 400

\

\

1 2,6 3,4 4,2

Рис. 11. Зависимость теорегической и экспериментальной окислительной функций от рН при [Си (И)]-0,001 и [1ЮЬ]=0,02 моль/л. Кривые- соответствуют экспериментальным и теоретическим значениям.

Таблица 13

Состав ионных равновесий системы Си(0)-Си(11)-1ШМЧаС1-Н20-сшфт и логарифмы констант образования координационных соединений г____ (Р~0,90).___

№ п/п Состав РчряШ ОйЗ + 0,02) рн Ипга*-(%)

Н2Ь+оН+ + НЬ Ка ка

01 Си(Н20)42+ Рюооо 0 1,0-1,8 100

02 СиОН+ К10001 -3,72 2,6-2,8 5

03 СиНЬ2+ Рюпо 3,31 2,6-3,0 3

04 Си2(НЬ)4(ОН)22+ Р20442 8,33 3,0 21

05 Синтн(н2о)2т Рюш 1,45 3,4 54

06 Си(НЬ)2(Н20)22+ Рю220 8,06 3,4 13

07 Си(НЬ)2ОН+ Рю221 4,06 4,2 9

08 Си(НЬ)з2+ Рюззо 11,96 4,2 40

09 Си(НС)42+ Зю440 14,08 4,2 5

10 Си(НЬ)(ОН)2 Рюи2 -2,9 4,2 17

Термодинамические характеристики реакций комплексообразования железа в изученных системах

Расчет констант образования комплексов показал, что состав частиц в зависимости от ионной силы раствора в пределах 0,1-:-1,0 (ЫаСЮ4) моль/л и принятых стандартных условиях, не меняется. В то же время, ионная сила оказывает влияние на численные значения констант образования координационных частиц.

Известно, что зависимость констант образования комплексов от ионной силы выражается уравнениями Дэвиса (9) и Васильева (10) 1&рс=1вРо+Аг2-Ау(1'/У1+1'/2-0.21) (9)

^рс=^ро+Л^-Ау-//71+1.6-.1'/2+в.1 (10) •

где, Ау-константа теории Дебая-Хюккеля, равная 0,508; Дг2- алгебраическая сумма квадратов зарядов ионов, I- ионная сила раствора, (V термодинамическая константа образования, Рс- концентрационная константа образования. Первое уравнение применяется в узком интервале ионных сил, а второе - в широком. Оба уравнения были использованы в основном для описания моноядерных координационных соединений, а в исследованной нами системе образуются не только моноядерные, но и смешанно-лигандные. гидро-ксосоединения, биядерпые и гетеровалентные координационные частицы. На основании уравнений Девиса и Васильева нами было получено выражение (11).

Для нахождения постоянных коэффициентов, входящих в уравнение (10) необходимо построить график зависимости 1£Рс-Аг2-Ау1'/1/1+1.6^'/! от ионной силы. При этом угловой коэффициент в этом уравнении равен вели-

чине (b) и принимает как положительное, так и отрицательное значения. Величины (Ь) для каждого комплекса (10) приобретает следующий вид:

lgßc=lgßo+Az2-Ayj'/Vl+l .6J'/j±bJ (11)

Константы, рассчитанные из экспериментальных данных и теоретически вычисленные с помощью уравнения (11) находятся в хорошем согласии. Термодинамические константы получены экстраполяцией на нулевую ионную силу. Рассчитаны концентрационные константы образования комплексов при различных ионных силах. Таких» образом, величины констант образования координационных соединений, образующихся в изученной нами системе, с увеличением ионной силы меняются следующим образом:

- константа образования моноазола железа (Ш) возрастает,

- константы образованна гидроксоазол и дигидроксоазола железа (III) имеют экстремальный характер,

- константы образования полиядерных и гетеровалентного координационных соединений возрастают,

- константы образования моно- и диазола железа(Н) возрастают. Такой характер влияния ионной силы на величину констант образования координационных частиц можно объяснить участием молекул растворителя в реакции комплексообразования. Увеличение ионной силы приводит к возрастанию числа заряженных частиц в растворе, в результате чего затормаживается процессы, связанные с диссоциацией ассоциатов или отщепления протонов в водных растворах.

По рассчитанным значениям констант образования комплексов методом температурного коэффициента (по зависимостям lgßqpsik - 1/Т-10) и прямой калориметрии при ионных силах 0,1+1,0 моль/л были определены значения изменения стандартной энтальпии (АН0) для следующих координационных соединений: FeHL3+; FeHLOH2+; FeHL(OH)2+; Fe2(HL)2(OH)42+; FeHL2+; FeHL22+; FemFen(HL)2(OH)42+ . Затем были вычислены свободная энергия (изобарный потенциал). По известным значениям изменений энтальпии и свободной энергии были рассчитаны изменения энтропии.

Исследование синтезированных координационных соединений

Результаты, полученные при изучении комплексообразования в растворах, использованы при синтезе координационных соединений для нахождения оптимальных условий их выделения. Разработаны методы синтеза и выделения координационных соединений железа и меди с дибазолом и аль-бендазолом:

- дибаферола - гексааквадидибазол-ц-дигидроксо дижелезо (И) сульфата с общей формулой [Fe;.(HL)2(0H)2(H20)6]S04 при соотношении дибазола и сульфата желез (¡I) 1:1;

- дибакупрола - тетрадибазол-ц-дигидроксо медь(Н) хлорида, с общей формулой [Си2(НЬ)4(ОН)2]С12 при соотношении дибазола и хлорида меди (И) 1:2;

- албкупрола - диальбендазол димедь (II) хлорид с общей формулой [Си(НЬ)2]С12 при соотношении альбендазола и хлорида меди (II) 1:2.

Экспериментальное определение молекулярной массы синтезированных координационных соединений было проведено с помощью метода криоскопии в воде, бензоле и камфоре. Содержание воды в синтезированных соединениях определено методом акваметрии. Показано, что в состав соединений дибакупрол и албкупрол молекулы воды не входят.

УФ-спектры поглощения спиртовых растворов дибакупрола и дибазола с концентрациями 5.10"4% (табл. 14) свидетельствуют о том, для количественного определения содержания дибакупрола можно использовать длину волны 244 нм, так как в области при 281нм, 276 нм и 270 нм происходит изменение оптической плотности. Аналогично на УФ- спектре дибазола отмечается появление трёх максимумов поглощения при 281, 274 и 244 нм. Интенсивности }ч,жс при 281 нм и 274 нм обусловлены наличием в молекуле дибазола сопряжённого ароматического кольца, полоса поглощения при 244 нм характерна для к к электронного перехода ароматического кольца имидазольной группировки.

Таблица 14

Максимумы поглощения и молярные коэффициенты экстинкции дибазола и дибакупрола

Дибазол Дибакупрол

Длина волны, ЧМ, (Хмакс) НЫ Длина волны, нм, (Какс) е О^)

281 11785(4,07) 281 30982 (4,49)

274 10930 (4,04) 276 33648 (4,53)

270 30183 (4,52)

244 8780(3,94) 244 30183(4,48)

При комплексообразовании дибазола с ионами меди (И) в спектрах наблюдается увеличение интенсивности поглощения и коэффициентов экстинкции при 281 нм - в 2,63 раза, а при 244нм - в 3,44 раза. Максимум поглощения при 274 нм сдвигается в коротковолновую область, а интенсивность поглощения увеличивается в 3,08 раза. На УФ- спектре дибакупрола отмечается появление интенсивного максимума поглощения при 270 нм характерного для иона меди. Подобные изменения в УФ- спектре свидетельствуют об образовании нового координационного соединения. Более чем трехкратное увеличение интенсивности полосы поглощения при 244 нм, характерной для п—> л электронного перехода ароматического кольца имида-

-27-

зольной группировки, свидетельствует об её участии в образовании координационного соединения. Появление максимума поглощения при 270 нм можно объяснить электронными переходами, связанными с образованием комплексов с переходом заряда л —» 5*(М) в системе металл - лиганд.

Для определения функциональных групп участвующих в комплексо-образовании с ионами меди и железа были получены инфракрасные спектры дибазола, дибакупрола, дибаферола, альбендазола и албкупрола в интервале частот от 4000см"1 до 400см'1. В полосах поглощения, характеризующих валентные колебания связи С=Ы сопряженной ароматической системы после образования координационных соединений, происходит сдвиг с 1624см" в ИК-спектрах дибазола до 1623см"1, дибаферола и дибакупрола до 1619 см', что говорит об участии в образовании координационных соединений пиридинового атома азота С=К за счет наличия неподеленной электронной пары.

В ИК - спектре дибаферола по сравнению с дибазолом и дибакупролом наблюдается появление широкой полосы поглощения в области 3162 см -3203 см"1, характерной для молекулы воды. В области 1119 см"1 и 1150 см" появляется полоса поглощения, которую можно отнести к колебаниям гид-роксильных групп в молекулах дибаферола и дибакупрола, которая отсутствует в ИК-спектре дибазола.

В то же время многие интенсивные полосы свободного альбендазола становятся очень слабыми или практически исчезают, когда происходит реакция образования комплексного соединения. Одним из признаков координации альбендазола во внутренней координационной сфере комплекса является уменьшение полосы поглощения при 1097 см"1 и образование дополнительной полосы поглощения при 1104 см"1 в спектрах комплекса, тогда как в некоординированном лиганде это не наблюдается, а появляется плечо при 1104 см'1. Полоса поглощения при 1097 см"1 относится к деформационным колебаниям Ы-Н группы, а указанные изменения ее характеристик обусловлены перестройкой водородных связей при протекании реакции образования комплексов.

Полосы поглощения в области 760 - 764 см"1 характеризуют деформационные колебания -СН3 в ~СООСН3, входящего в гетероциклическую систему. Отнести ее к этому кольцу позволяет ее сдвиг на ИК-спектре альбендазола при 760 см"1, албкупрола - 764 см"1. Ион меди, как образующий более прочные координационные соединения, вызывает больший сдвиг этой полосы поглощения.

Полосы поглощения в области 1633 - 1636см"1 характеризуют валентные колебания связи С=Ы и сопряженной ароматической системы. После образования координационного соединения происходит сдвиг полосы поглощения с 1633 см"1 для альбендазола и до 1636 см"1 албкупрола. Это свидетельствует об участии в реакции атома азота С=К сопряженной ароматической системы за счет наличия атома азота пиридиновой группы неподе-

ленной электронной пары в отличие от атома азота пиррольной группы. Полоса валентных колебаний карбонильной группы находится при 1714 см'1 для альбендазола, которая для албкупрола смещается до 1740см"1.

Таким образом, можно утверждать, что координационная связь между ионом металла и альбендазолом осуществляется за счет пиридинового атома азота и кислорода карбонильной группы, в то время как в, дибакупроле и ди-бафероле за счет пиридинового атома азота.

Совместное рассмотрение результатов количественного анализа, определения содержания воды, УФ- и ИК-спектроскопии позволили предположить состав полученных координационных соединений: [Fe2Db2(OH)2 (H20)6]S04 - дибаферол, [Cu2Db4(OH)2]Cl2 - дибакупрол, [CuAlb2]Cl2 - ал-бкупрол.

Биологическая активность синтезированных координационных

соединений

Безвредность дибаферола, дибакупрола, и албкупрола изучена в соответствии с «Методическими указаниями по определению токсических свойств препаратов, применяемых в ветеринарии и животноводстве» (М., 1988) и данные приведены в таблице 151. Подкожное и внутривенное введение испытуемых соединений в течение 7 дней для дибаферола и 10 дней для дибакупрола в дозе 20 мг/кг к живой массе методом серийного разведения не вызвало никаких отклонений от физиологической нормы кроликов. При патологоанатомическом вскрытии вынужденно убитых животных макроскопических изменений в паренхиматозных органах, мышцах и лимфатических узлах не зарегистрировано. Результаты опытов показали, что дибаферол, дибакупрол и албкупрол безвредны, и их можно отнести к малотоксичным соединениям.

Противомикробная и противогрибковая активность синтезированных соединений изучена в сравнении: контроль, дибазол и амгащилин исследованы в опытах in vitro в отношении музейных штаммов и изолятов (патогенных) микроорганизмов (E.coli, S.dublin, P.multocida и гриб Trichophyton), типичных по морфологическим, тинкгориальным, культуральным, биохимическим и серологическим свойствам (табл. 16).

1 Все испытания по выявлению биологической активности рекомендованных к применению комплексов были нами проведены совместно с сотрудниками Таджикского аграрного университета. Выражаем свою признательность руководителю группы, академику Сельскохозяйственной академии РТ, д.в.н., профессору Иззатулло Сатгори за плодотворное сотрудничество.

Таблица 15

Токсичность, рекомендованных к применению координационных

соединений____

Летальная доза Дибаферол Дибакупрол Албкупрол

ЛДоо 2000мг/кг 1240мг/кг 1000мг/кг

ЛД50 ЗОООмг/кг 2480мг/кг 1500мг/кг

ЛДш 3700мг/кг 3500мг/кг ЗОООмг/кг

Таблица 16

Противомнкробная активность дибаферола по сравнению с дибазолом и

Испытуемые вещества E.coli S.dublin P.multocida B.melitensi s Контроль-культуры

Дибаферол 15,6 15,6 7,8 62,5 +

Дибазол 62,5 62,5 31,2 500,0 +

Ампицилин 25 25 12,5 - +

Результаты опытов показали, что дибаферол обладает высокой проти-вомикробной активностью по отношению к E.coli, S.dublin, P.multocida и Brucella melitensis, которая колебалась от 7,8 до 62,5 мкг/мл. Его активность по сравнению с дибазолом выше в 4-8 раза, а с ампициллином -1,5 раза.

Результаты испытаний, приведенные по отношению к E.coli, S.dublin, P.multocida и гриба Trichophyton faviform (табл. 17) показали, что дибаку-прол так же обладает высокой активностью. Установлено, что активность дибакупрола колеблется от 7,8 до 31,2 мкг/мл, что по сравнению с дибазолом составляет в 4-8 раза, ампициллином в 2 раз выше.

Таблица 17

Противомнкробная и антигрибковая активность дибакупрола по

Испытуе- E.coli S.dublin P.multocida T.faviform Контроль-

мые веще- культуры

ства

Дибаку- 12,5 12,5 6,25 25 +

прол

Дибазол 62,5 62,5 31,2 125,0 +

Ампици- 25 25 12,5 0 +

лин

Терапевтическая эффективность дибаферола и дибакупрола по сравнение с окситстрациклином была изучена на больных телятах с клиникой диареи, вызываемой БЛиЫт и Е.со1/ (табл. 18). За подопытными животными

вели клиническое наблюдение, учитывая длительность болезни, выздоровление, сохранность поголовья, прирост массы тела.

До применения препаратов у подопытных телят отмечали угнетение общего состояния, анорексию, учащение пульса и повышение интенсивности дыхания. Животные слабо реагировали на внешние раздражители, были малоподвижными, больше лежали. В первые сутки заболевания наблюдалось выделение жидких каловых масс с примесью хлопьев казеина, а на 2 -3 сутки - профузный понос с примесью крови и пузырьков газа. При бактериологическом исследовании выделены моно- и ассоциированные патогенные возбудители - E.coli, S.dublin и Pr.vulgaris.

Таблице 18

Эффективность лечения больных телят с клиникой диареи с помощью ___дибаферола и дибакупрола__

Группы жи- Пробы Количест- Из них вы- Средний

вотных во живот- здоровело срок лече-

ных, гол голов % ния (дни)

Опытная дибаферол 20 18~ 90,0 ! 4,0

Опытная дибакупрол 20 17 85,0 4,0

Контрольная окситетрациклин 20 14 70,0 6,0

Результаты опытов показали, что при применении дибаферола и дибакупрола срок лечения по сравнению с известным препаратом сокращается на 2-3 дня. Кроме того, отмечена высокая лечебная эффективность дибаферола и дибакупрола при инфекционных энтеритах телят. Установлено, что пероральное применение этих соединений в дозе 0,03 г/кг массы тела 2 раза в сутки до выздоровления в комплексе с ветеринарно-санитарными мероприятиями обеспечивает 90 % сохранность больных телят.

Противогельминтную активность албкупрола изучена в овцеводческом хозяйстве имени Латифа Муродова Гиссарского района и в совхозе «Данга-ра» Дангаринского района на 500 единицах овец, которые болели диктио-каулезом и мониезиозом. Эффективность лечения определялась по макро-гельминтоскопии и капрологческой диагностике, перед применением албкупрола и после по истечении 20 дней. За подопытными животными вели клиническое наблюдение, учитывали длительность болезни, выздоровление, сохранность поголовья, прирост массы тела. Применение албкупрола способствовало улучшению общего состояния животных, повышению аппетита, нормализации температуры тела. Полученные результаты свидетельствуют о высокой лечебной эффективности албкупрола при дикткокаулезе и моние-зиозе овец. Установлено, что пероральное применение 22 % албкупрола в дозе от 2,0 до 3,0 г/50 кг до выздоровлеш!я в комплексе с ветериьарко-санитарными мероприятиями обеспечивает 95,8 % сохранность больных животных (табл. 19).

Таблица 19

Эффективность лечения больных овец с клиникой диктиокаулеза

и мониезиоза с помощью 22 % гранулы албкупрола__

Группы животных Пробы Количество животных, гол Из них выздоровело

голов %

Опытная албкупрол 500 479 95,8

Контроль албёндазол 500 438 87,6

Контроль плацебо 500 0 0

Как известно основные противогельминтные препараты, которые применяются в настоящее время в ветеринарии, кроме главного эффекта, также, имеют побочные действия, являющиеся их основным недостатком. Клинические наблюдения показали, что после применения албкупрола побочный эффект отсутствует.

выводы

1. Впервые дано полное термодинамическое описание процессов про-тонирования имидазола, бензимидазола, дибазола и гистидина. Показано влияние ионной силы, температуры и строение азолов на термодинамические характеристики процесса протонирования. Выявлено, что константы протоштации при переходе от имидазола к бензими-дазолу и дибазолу уменьшаются.

2. Методами окислительного потенциала, спектрофотометрии и кинетическим установлены закономерности в образовании моноядерных, полиядерных, гетеровалентных координационных соединений железа (II) и железа (III), образующихся в водных растворах имидазола, бензимидазола, дибазола, гистидина. При этом показано, что в области рН < 4,0 в основном образуются мономерные комплексные формы железа (III) и железа (II) с имидазолом, бензимидазолом, дибазолом и гистидином, а в нейтральной среде полиядерные и гетеро-валентные координационные соединения. При образовании комплексов железа с имидазолом большую роль играет донорно - акцепторное взаимодействие, с бензимидазолом и дибазолом-7Г-дативное. Установлено, что в гетеровалентных комплексах я - дативное взаимодействие между Fe"1 - L, проявляется в большей степени по сравнению Fe11- L для дибазольных и бензимидазольных комплексов.

3. Установлено, что с повышением температуры и ионной силы области образования координационных соединений смещаются в сторону меньших значений рН. При этом возрастает вероятность образования полиядерных и гетеровалентных комплексов.

4. Показана возможность использования метода окередметрии к системе медь (0) - медь (II) - азол - сложный растворитель. Определены области доминирования различных по составу координационных частиц в интервале рН 1,8 -г 6,0. Выявлены оптимальные условия их образования. Разработаны и усовершенствованы методы синтеза двухъядерных дибазольных комплексов меди (II) и железа (II), имеющие наибольшее численное значение термодинамических констант образования.

5. Расширены границы применения метода окередметрии для исследования процессов гетеровалентного комплексообразования в системе железо (II) и железо (III), медь (0) - медь (II) - азол - сложный растворитель. Определены термодинамические константы устойчивости moho-, ди- и гетеровалентных комплексов железа с имидазолом, бензимидазолом, дибазолом, гистидином в широком интервале температур и ионных сил растворов. Выявлены закономерности по влиянию

-33-

температуры, ионной силы и pH среды на процесс образования полиядерных и гетеровалентных комплексов. Установлено что ионная сила и температура в изученной системе не влияют на состав образующихся комплексов, но оказывают заметное влияние на численные значения констант образования и областей их доминирования. Показано, что в координации с металлом комплексообразователем участвует пиридиновый атом азота лигандов.

6. Термохимическим методом показано, что температура не оказывает заметного влияния на изменение величины АН0 для моноазолных комплексов железа (III) и железа (И), диазолного комплекса железа (II), а также гетеровалентного комплекса железа (III) и железа (И) при всех ионных силах.

7. Впервые составлены химическая и математическая модели расчетов равновесий комплексообразования для изученных систем, выведены эмпирические уравнения зависимостей логарифмов констант образования координационных соединений от ионной силы. Показано, что эмпирический коэффициент в уравнении Васильева в зависимости от природы лигандов, характера их координации и состава комплексов принимает как положительные, так и отрицательные значения. Расширены границы применения уравнения Васильева при образование в растворах смешаннолигандных, полиядерных и гетеровалентных комплексов.

8. Синтезированы новые биологически активные координационные соединения, дибаферол, дибакупрол и албкупрол. Состав, строение и свойства новых координационных соединений установлены методами элементного анализа, криоскопии, УФ - и ИК-спектроскопии.

9. Выявлено, что синтезированные соединения являются малотоксичными. Показано, что дибаферол и дибакупрол обладают высокой противомикробной активностью, а последний проявляет, также, противогрибковую активность, албкупрол - высокое антгельминтное свойство. Разработаны технические условия получения указанных препаратов и инструкций по их применению при девастации кишечных гельминтов.

10. Исследование жидкофазного окисления цистеина и сероводорода в присутствии комплексов железа (III) п железа(П) с имидазолом, бензимидазолом и гистидином показало, что в ходе катализа ион железа попеременно меняет степень окисления (вследствие образования гетеровалентных соединений) и служит переносчиком элекгро-

нов с субстрата на кислород подобно тому, как ионы железа функционируют в металлоферментах.

11. Показана возможность использования двухядерных и гетерова-лентных координационных соединений железа (И) и железа (III) с гетероциклическими соединениями в качестве эффективных катализаторов процессов окисления молекулярным кислородом сероводорода и сульфита натрия. Определены условия регулирования прочностных свойств модифицированных волокон, которые являются эффективными катализаторами гетерогенного окисления Na2S03 и H2S.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией:

1. Раджабов У.Р. Термохимия реакции лротонирования имидазола / У.Р. Раджабов, Х.М Якубов, Е.Я Оффенгенден . / Изв. Вузов. Химия и химическая технология.-1983.- Т. 26, вып. 10. -С. 1167-1169.

2. Оффенгенден Е.Я. Термодинамические характеристики реакции про-тонирования бензимидазола / Е.Я. Оффенгенден., У.Р. Раджабов, Х.М. Якубов // Докл. АН Тадж.ССР. -1985. -Т.28, №3-С. 158-160.

3. Якубов Х.М. Термодинамические характеристики реакций образования координационных соединений ионов железа с имидазолом/ Х.М.Якубов, Е.Я., Оффенгенден ,У.Р. Раджабов // Журн. неорг. химии. -1986.- Т. 31, вып. 2. -С. 422-427.

4. Якубов Х.М. Состав и устойчивость координационных соединений железа с ДЬ-гистидином в кислой области растворов // Х.М. Якубов, Е.Я. Оффенгенден, У.Р Раджабов // Докл. АН Тадж. ССР.- 1987 -Т.ЗО, №11.-С.727-731.

5. Оффенгенден Е.Я. Гидролитические процессы комплексообразова-ния железа(Ш) в водных растворах гетроциклических соединений /Е.Я. Оффенгенден, У.Р. Раджабов, Х.М. Якубов 1! Координационная химия. - 1987. - Т. 13, вып. 5. - С. 630-633.

6. Раджабов У.Р. Оксредметрический метод установления состава гете-роиалентных комплексов железа (И, ill) в водных растворах имидазола и бензимидазола / У.Р. Раджабов, Х.М. Якубов, З.Н. Юсупов /У Докл. АН Тадж, ССР. - 1988. - Т. 31, №11 - С. 730-734.

7 Астанина А.Н. Кинетический метод обнаружения гетеровалентных и смешаннолигандных комплексов железа с L-1 истидином и Д,Ь- цис-

теином / А.Н. Астанина, Е.Я. Оффенгенден, У.Р. Раджабов, Х.М. Якубов // Журн. неорган. Химии.-1989.- Т.34, вып.2.-С,372-375.

8. Раджабов У.Р. Координационные соединения железа с Ь-гистидином как катализаторы процессов жидкофазного окисления сероводорода молекулярным кислородом / У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов, Е.Я. Оффенгенден // Координационные соединения и аспекты их применения: Сб. науч.тр. -Душанбе:ТГУ, 1991.- 4.2. -С. 146-149.

9. Раджабов У.Р. Оксредметрический, спектрофотометрический и кинетический методы установления состава гетеровалентных и сме-шаннолигандных комплексов железа (II,III) в водных растворах различных лигандов/ У.Р. Раджабов, Е.Я. Оффенгенден, З.Н Юсупов // Коорд. соедин. и аспекты их применения.- Душанбе: 'ГГУ, - 1991, ч. 2.-С. 126-139.

ю. Раджабов У.Р. Координационные соединения железа с гистадином в водно-перхлоратных растворах /У.Р .Раджабов, З.Н.Юсупов, Е.Я. Оффенгенден // Координационные соединения и аспекты их применения.-Душанбе, 1991.-4.2. -С.140-145.

Н.Юсупов З.Н. Равновесие комплексообразования в системе Ре(Ш)-Ре(И)-имидазол-вода/З.Н.Юсупов, У.Р. Раджабов, И.Х. Шарипов. // Координационные соединения и аспекты их применения: сб. науч.тр - Душанбе: ТГНУ, 1999, вып.З.- С.20-26.

12. Раджабов У.Р. Комплексообразование железа (III) железа (И) с бен-зимидазолом./ У.Р.Раджабов Р.Б. Имомов, Х.Д. Назарова, З.Н. Юсупов Сб. науч.тр.: Координационные соединения и аспекты их применения. -Душанбе, Эр-Граф, 2000, вып.4.- С.107-111.

13. Раджабов У.Р. Железосодержащие координационные соединения используемые как лекарственные препараты/ У.Р. Раджабов И.Х. Шарипов, З.Н. Юсупов, М.Т. Газиева // Вест. Авиценны.-2001.- № 1,2-С.118-123.

14. Раджабов У.Р. Комплексообразование железд(Ш) и железа(П) с ими-дазолом при различных ионных силах /У .Р. Раджабов, З.Н. Юсупов, И.Х.Шарипов. // Докл. АН РТ. -2001.- Т. ХПУ, № 1-2. -С.51-55.

15. Раджабов У.Р. Гомо- и гетеровалентяые координационные соединения Ре(П1) - Ре(П) с дибазолом/ У.Р. Раджабов, Р.Б. Имомов, З.Н. Юсупов, С.Г. Ёрмамадова // Координационные соединения и аспекты их применения: Сб. науч. тр. -Душанбе: Эр-Граф, 2002,- Вып. 4. -С.99-102.

16. Раджабов У.Р. Комплексообразование железа (III) к железа (И) с дибазолом / У.Р. Раджабов С.Г. Ёрмамадова, З.Н. Юсупов, Р.Б. Имо-

MOB // Координационные соединения и аспекты их применения: Сб. науч. тр. -Душанбе: Эр-Граф, 2002, вып 4. -С. 103-106.

17. Раджабов У.Р. Влияние ионной силы на образования координационных соединений в системе Ре(Ш)-Ре(/1)-бензимидазол-вода при 298 К / У.Р. Раджабов, Х.Д. Назарова, З.Н. Юсупов // Докл. АН РТ -2005.- Т. XLVIII, № 1, -С. 59-64.

18. Юсупов З.Н. Значения констант образования координационных соединений Fe(III) и Fe(II) в водных растворах бензимидазола при различных ионных силах 13.Н Юсупов, Х.Д. Назарова, У.Р. Раджабов // Докл. АН РТ-. 2005.- T.XLVIII.-№ 2. -С.75-80.

19. Ёрмамадова С.Г. Влияние ионной силы на образование координационных соединений в системе железо (III)- железо (П)-дибазол- сложный растворитель при 288 К/ С.Г. Ёрмамадова., У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов // Докл. АН РТ,- 2005.- Т. XLVIII, № 8. -С.69-75.

20. Раджабов У.Р. Зависимость констант образования координационных соединений Fe(III) и Fe(II) в водных растворах бензимидазола от ионной силы при 308 К./У.Р. Раджабов., З.Н.Юсупов. Х.Д.Назарова// Докл. АН РТ. -2005. -Т. XLVIII, № 2, -С.69-74.

21. Раджабов У.Р. Влияние ионной силы на процесс комплексообразова-ния в системе Fe(III) -Ре(П)-дибазол- сложный растворитель при 298 К / У.Р. Раджабов, С.Г., Ёрмамадова , З.Н. Юсупов // Докл. АН РТ.- 2005,- Т. XLVIII, № 8, -C.96-10!.

22. Назарова Х.Д. Влияние ионной силы на образования координационных соединений в системе Ге(Ш)-Ре(11)-бензимидазол-вода при 288 К/ Х.Д. Назарова, У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов // Докл. АН РТ. -2005. -Т. XLVIII, № 1. -С.53-58.

23. Ёрмамадова С. Г. Комплексообразования Cu(II) с имидазолом / С.Г. Ёрмамадова, У.Р. Раджабов, М.О. Гуриев, З.Н. Юсупов //Вест. Авиценны.-- 2006, вып. 1-2. - С. 345-348.

24. Шарипов И.Х. Полиядерные и гетеровалентные комплексы железа с имидазолом / И.Х. Шарипов , У.Р.Радасабов . З.Н. Юсупов // Вест.Авиценны.- 2006.- № 1-2. - С. 363-370.

25. Назарова Х.Д. Влияние температуры на образования координационных соединений в системе Ре(П1)--Ре(Н)-бензимидазол-вода при ионной силе 0,25 моль/л/ Х.Д. Назарова, У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов // Вест. Авиценны,- 2006.- № 1-2 .-С. 358-363.

26. Раджабов У.Р. Термодинамические функции реакций образования координационных соединений железа(Ш) и железа(И) в водных растворах бензимидазола / У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов , Х.Д. Назарова //Вест. Авиценны,- 2008,- № 2.-С. 140-146.

27. Ёрмамадова С.Г. Влияние температуры на образования координационных соединений при ионной силе 0,1 моль/л / С.Г. Ёрмамадова, У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов // Вест. Авиценны.- 2006.-№ 1-2 .-С.348-350.

28. Назарова Х.Д. Зависимость константы образования координационных соединений Ре(Ш) и Ре(П) в водных растворах бензимидазола от температуры при ионной силе 0,1 моль/л / Х.Д.Назарова, З.Н. Юсупов, У .Р. Раджабов // Вест. Авиценны. -2006.- № 1-2.-С.355-358.

29. Раджабов У.Р. Влияние температуры на образования координационных соединений при ионной силе 0,25 моль/л / У.Р. Раджабов, С.Г. Ёрмамадова , З.Н. Юсупов // Вест. Авиценны.- 2006.-№ 1-2.-С.351-355.

30. Юсупов З.Н. Расчет равновесия комплексообразования медь(И)-медь(0)-дибазол-сложный растворитель / З.Н. Юсупов, У.Р. Раджабов, Р.Б. Имомов, М.Д. Абдуллоев // Координационные соединения и аспекты их применения: Сб. науч. тр.- Душанбе, 2007.- С.83-91.

31. Раджабов У.Р. Термодинамические функции реакций образования координационных соединений железа(Ш) и железа(П) в водных растворах дибазола / У.Р. Раджабов З.Н. Юсупов, С.Г. Ёрмамадова, Р.Б. Имомов // Вест. Авиценны.- 2008.- № 4.-С.105-108.

32. Имомов Р.Б.. Новые биологически активные координационные соединения Ре(Н) и Си(И) с дибазолом./ Р.Б .Имомов , З.Н. Юсупов У.Р. Раджабов // Докл. АН РТ.- 2008,- Т. 51.- №5.- С. 362-366.

33. Имомов Р.Б.,Изучение физико-химических и биологических свойств дибакупрола/ Р.Б.Имомов, З.Н.Юсупов, У.Р.Раджабов, Н.Р.Сатторов // Вест.Авиценны.- 2009,- №2. - С.152-155.

34. Имомов Р.Б. Синтез и строение координационного соединения Си(П) с альбендазолом./ Р.Б. Имомов, З.Н. Юсупов, У.Р. Раджабов, С. Изза-тулло. // Докл. АН РТ.- 2009.- Т. 52, №1. -С. 44-48.

35. Хасанов Н.Р. Координационное соединение меди (II) с дибазолом, проявляющее противомикробную активность / Н.Р. Хасанов, И. Сат-тори, Н.Р. Сатторов, Н.Ф. Шеров, З.Н. Юсупов, У.Р. Раджабов, Р.Б. Имомов И Вест. ТНУ.-Душанбе: Сино, 20Ю.-3(59).-С. 200 - 205.

36. Юсупов З.Н. Образование гидроксильных комплексов меди (II) в водных растворах при 288,16 К / З.Н. Юсупов, М.О. Гуриев, У.Р, Раджабов // Вест. ТНУ. -Душанбе: Сино, 20Ю.-3(59).-С. 195 - 200.

37. Юсупов З.Н. Гидроксильное комплексо- образование меди (II) в водных растворах при 298,16 К / З.Н.Юсупов,У. Р. Раджабов, М.О. Гуриев . // Вест. ТНУ .-Душанбе: Сино, 2010.-3(59).-С. 209-213

38. Якубов Х.М. Калориметрическое определение теплот ионизации некоторых алифатических кислот при различных ионных силах/ Х.М. Якубов, Е.Я. Оффенгенден, У.Р. Раджабов, Г.М. Винниченко // Докл. АН Тадж. ССР. -1978 -Т.21, № 9,- С. 33-35

39. Юсупов З.Н. Образование гидроксильных комплексов меди (II) в

.....водных растворах при 288,16 / З.Н. Юсупов, М.О. Гуриев, "У. Раджабов // Вест. ТНУ.-Душанбе: Сино, 20Ю.-3(59).-С. 195 - 200.

40. Раджабов У.Р Синтез, идентификация и биологические свойства координационных соединений Бе (II) и Си (II) с азолами/ У.Р Раджа-бов., М.М.Рахимова, И.Т.Саттори, Н.Р.Сатторов, [ЗЛ Юсупов! Н Естественные и технические науки.-2011.-№3.-С.57-62.

41. Раджабов У.Р.Имидазольные и бензимидазольные комплексы железа / У.Р.Раджабов, М.М.Рахимова, |З.Н Юсупов]// Естественные и технические науки.-2011.-№3.-С.63-70

42. Раджабов У.Р. Координационные соединения железа с азолами как катализаторы процессов жидкофазного окисления серосодержащих соединений молекулярным кислородом / У.Р.Раджабов, М.М.Рахимова, ¡З.Н Юсупов; // Естественные и технические науки.-2011.- №3.-С.71-79.

Тезисы в международных конференциях

1. Yakubov Kh.M. Calorimetry of Complexforming processes/ Kh.M. Yakubov, Ye.Ya Offengenden , U. Radjabov // Thermochim. Acta.-1985,-N92,- P.261-263.

2. Раджабов У.Р. Координационные соединение железа с имидазолом как катализаторы процессов окисления сероводорода молекулярным кислородом / У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов, М.Т. Газиева, И.Х. Шарипов // Тез. первого конгресса фармацевтов Азербайджана с международным участием. Баку, Азербайджан. -1998. -С.44.

3. Раджабов У.Р. Исследование и применение координационных со-

единений железа с дибазолом /У.Р.Раджабов, С.Г. Ёрмамадова, З.Н.Юсупов, Р.Б. Имомов, Ш.А Турдиев // «Актуальные проблемы болезней животных в современных условиях»:мат. межд. науч.-практ. конф. посвященной 60-летаю Тадж. НИВИ.22 ноября 2003г.- Душанбе, 2003.-С. 143-144. 4 Раджабов У.Р. Физико-химические и биологические особенности координационного соединения дибаферола./ У.Р. Раджабов, Р.Б. Имомов. З.К. Юсупов, И.Т. Сатторсв, К. Махмудов, Н.Р. Сатторов, Ш.А. Турдиев // Мат. межд. науч.-практ. конф. «Актуальные про-

блемы болезни животных в современных условиях», посвящ. 60-летию ТаджНИВИ. -Душанбе, 2003. -С.145-146.

5. Раджабов У.Р. Координационные соединения, образующихся в

системе Fe (II) -Fe (III) - бензимидазол - вода. / У.Р.Раджабов, Х.Д. Назарова, З.Н. Юсупов, Р.Б. Имомов, Ш. Турдиев //»Актуальные проблемы болезней животных в современных условиях»: мат. межд. науч.-практ. конф. посвященной 60-летию Тадж. НИВИ.22 ноября 2003г. -Душанбе, 2003.-С.145-147

6. Раджабов У.Р.Влияние ионной силы на равновесия комплексооб-разования в системе Fe(III)-Fe(II)- имидазол-вода / У.Р. Раджабов , И.Х. Шарипов , З.Н. Юсупов // Мат. 53-ой год. науч.-практ. конф. ТГМУ(с межд. участием) «Лекарства и здоровье» поев. 1025-летию со дня рожд. Абуали ибни Сино.- 2005. -С.80-82.

7. Раджабов У.Р. Образование биядерных гидроксосоединений меди (II) в водных растворах /У .Р. Раджабов,М.О. Гуриев,З.Н.Юсупов // Мат. межд. конф. «Современная химическая наука и ее прикладные аспекты». -Душанбе, 2006. -С.20-23.

8 Rajabov U.R. Thermodynamic characteristic of the rection of formation the coordination Compounds in the system of the iron (III) and iron (II) - derivatives of imidasol-water/. U.R. Rajabov, Z.N. Yusupov, Cd.D. Nazarova // Abstracts of the XVII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia: In 2 Volumes; Vol. 1. - Kazan: innovation Publishing House "Butlerov heritage" Ltd, 2009.- 497p., P.126.

9. Раджабов У.Р.Термодинамические функции реакции образования координационных соединений железа(Ш) и железа(Н) в водных растворах бензимидазола. / У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов, Х.Д. Назарова// Вклад ТГМУ в подготовку кадров, медицинскую науку и улучшение здоровья общества.57-год. науч.-практ. конф. с межд. участием посвященная 70-летию образования ТГМУ им. Абуали ибни Сино.- Душанбе, 2009.-С.597-599

ю. Раджабов У.Р. Комплексообразование в системе медь - имидазол-вода. /У.Р. Раджабов, М.О.Гуриев,З.Н. Юсупов. // Вклад ТГМУ в подготовку кадров, медицинскую науку и улучшение здоровья общества.57-год. науч.-практ. конф. с межд. участием посвященная 70-летию образования ТГМУ им. Абуали ибни Сино, -Дутнбе, 2009.-С.595-597.

и. Раджабов У.Р. Термодинамические характеристики реакций ком-плексообразования железа (III) и (II) в водных растворах имидазо-ла /У.Р. Раджабов, fo.H Юсупов М.М Рахимова // XI Международная конференция «Проблемы сольватации и комплексообразо-

вания в растворах» VI конференция молодых ученых "Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем" (Крестовские чтения),- Иваново, 2011 .-С.56.

Изобретения по теме диссертации

. 1. Юсупов З.Н. Дибакупрол, проявляющий антибактериальную и антигрибковую активность / З.Н. Юсупов У.Р. Раджабов, И.Т. Сатторов, Р.Б. Имомов, Ш.А. Турдиев, К.Б. Махмудов, Н.Р. Сатторов, Т. Дав-латмуродов, А. Зухуров /Патент Республики Таджикистан № TJ 404. Заявка №04000816 от 12.03.2004г., опубликовано в бюллетене №37, 2005г.

2. Раджабов У.Р. Дибафсрол проявляющий противомикробную активность/ У.Р. Раджабов, З.Н. Юсупов, И.Т Сатторов, К.Б. Махмудов, Н.Р. Сатторов, Ш.А. Турдиев, Р.Б. Имомов, С.П. Болтаев /Патент Республики Таджикистан № TJ 403. Заявка №04000779 от 04.04.2003г., опубликовано в бюллетене №37, 2005г.

3. Сатторов И.Т. Препарат Витагин для лечения эндометритов у коров/ И.Т. Сатторов, Ш.Р. Мирзоахметов, З.Н. Юсупов, Ш.А. Турдиев, Т. Давлатмуродов, Ii. Сатторов, У. Раджабов, Н.Р. Хасанов /Патент Республики Таджикистан № TJ 405. Заявка №04000831 от 13.08.2004, опубликовано в бюллетене № 37,2005г.

4. Сатторов И.Т. Препарат Лактовит для лечения маститов у коров / И.Т. Сатторов, Ш.Р. Мирзоахметов, З.Н. Юсупов, Ш.А. Турдиев, Т. Давлатмуродов, Н. Сатторов, У. Раджабов, Н.Р. Хасанов /Патент Республики Таджикистан № TJ 406, Заявка №04000832 от 13.08.2004, опубликовано в бюллетене №37, 2005г

5. Юсупов З.Н. Албкупрол, проявляющий антигельминтную активность/ З.Н. Юсупов, И. Саттори, У. Раджабов, Р.Б. Имомов. Ш.А. Турдиев, Н.Р. Сатторов, М.Юсунов /Патент Республики Таджикистан № TJ 255. Заявка №0900293 от 19.03.2009, опубликовано в бюллетене №55(3), 2009г.

Типография ТГМУ им. Абуали ибни Сино

Подписано к печати 29.08.2011г. Формат 60/84'/¡б Бумага офсетная 8(Т~/м'. Объём75 пл. Тираж 100 экз. Заказ № 44.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

ТАДЖИКСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

УДК: 536.7+541.49:546.72:667.03:547.76 На правах рукописи

05201100^38

РАДЖАБОВ УМАРАЛИ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКЦИЙ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ Бе (III), Бе (II) И Си (II) С НЕКОТОРЫМИ

АЗОЛАМИ

Специальность: 02.00.04 - физическая химия Диссертация

на соискание учёной степени доктора химических наук

Научный консультант- д.х.н., профессор Юсупов Зухуриддин Нуриддинович

Душанбе-2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА I. ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.....................................................17

1.1. Электронное строение некоторых гетероциклических соединений и их

протолитические свойства....................................................................................17

1.2: Методы определения и расчета констант ионизации и их значения для гетероциклических соединений............................................................................23

1.3. Влияние различных факторов на термодинамические характеристики* процесса протонизации гетероциклических соединений................................29

1.4. Термодинамическая характеристика ионного равновесия в водных

растворах гетероциклических соединений........................................................30

ГЛАВА П. КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ В РАСТВОРАХ............................................................................................................34

2.1. Moho-, полиядерные и гетеровалентные координационные соединения железа * (III) и железа (Н) с гетероциклическими соединениями...........................................................................................................34

2.2. Оксредметрическое исследование Bi системе Fe (III) - Fe (П) -гетероциклические соединения« — вода с применением окислительной функции.....................................................................................................................39'

2.3. Исходные вещества и методика оксредметрических измерений1..........46

2^4. Комплексообразование в системе Fe (III) - Fe (II) - имидазол - вода...49^

2.5. Процессы образования комплексов в системе Fe (Ш) — Fe (II) — бензимидазол -вода..................................................................................................61

2.6. Дибазольные комплексы системы Fe (III) — Fe (II) — дибазол - вода.....76

2.7. Система Fe (П1) - Fe (II) - b-, D-, D,L - гистидин - вода и образование

гистидиновых комплексов....................................................................................85 х

ГЛАВА Ш. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ Fe (III) С ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ.................................................................................................95

3.1. Методика спектрофотометрических исследований.................................95

3.2. Исследование комплексообразования в системе Fe (III)'- имидазол -вода.............................................................................................................................96

3.3. Изучение процесса комплексообразования^ в системе Fe(III) —

бензимидазол - вода...............................................................................................100

3.4i Исследование комплексообразования в системе Fe (III) — дибазол* -вода.........................................................................................................................104

3.5. Изучение процесса комплексообразования в системе Fe (III)s — гистидин - вода.......................................................................................................108

3.6. Исследование комплексообразования железа (II)-и (Ш)* кинетическим

методом....................................................................................................................112

ГЛАВА IV. РАСЧЁТ ИОННЫХ РАВНОВЕСИЙ В ОКИСЛИТЕЛЬНО -

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ........................................................125

4.1. Состав и константы образования координационных соединений в

системе Fe (III) - Fe (II) - имидазол - вода.......................................................125

4.2.,Определение состава и устойчивости координационных соединений1 в-

системе Fe (Ш) - Fe (И) — бензимидазол - вода................................................136

4.3^ Ионные равновесия в> системе Fe (III) — Fe (II) — дибазолвода« и их расчёт.......................................................................................................................145

4.4. Расчет равновесий в системе Fe (III) - Fe (И) - L, D, и» D,I> гистидин -вода...........................................................................................................................156

4.5. Ионные равновесия в системе Cu (Hg) - Си (II) - дибазол - сложный.

растворитель..........................................................................................................162

4.6..Влияние природы лигандов, температуры и ионной силы раствора на состав, области» доминирования и устойчивость координационных соединений..............................................................................................................174

4.7. Калориметрическое определение теплот реакций комплексообразования.........................................................................................196

ГЛАВА V. СИНТЕЗ ЖЕЛЕЗО- И МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ БИОАКТИВНЫХ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИХ ИДЕНТИФИКАЦИЯ............................................................................................213

5.1. Получение координационных соединений................................................213

5.2. Исследование физико - химических свойств координационных соединений и их идентификация........................................................................216

5.3. Спектроскопические исследования полученных комплексов.............223

5.4. Рентгенофазный анализ координационных соединений.......................250

5.5. Предполагаемая структура синтезированных координационных

соединений..............................................................................................................252

ГЛАВА VI. ИСПЫТАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ.....................................................................................................258

6.1. Изучение биологической активности, безвредности и токсичности координационных соединений............................................................................258

6.2. Терапевтическая эффективность комплексов при инфекционных и инвазионных болезнях животных......................................................................264

6.3. Координационные соединения железа с L-гистидином как катализаторы процессов жидкофазного окисления сероводорода

молекулярным кислородом................................................................................266

ВЫВОДЫ................................................................................................................282

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................................285

ВВЕДЕНИЕ

Одной из бурно развивающейся областей современной химии является «Биокоординационная химия», которая связывает традиционные области неорганической и физической химии с медициной, биологией и фармакологией. Важнейщей задачой этой области науки является разработка и внедрение иммуностимуляторов, повышающих резистентность организма. В этом отношении особое внимание привлекают производные азолов: бензимидазол, дибазол, альбендазол, которые наряду с сосудорасширяющими, спазмолитическими и гипотензивными свойствами, проявляют также антимикробную, антигрибковую и антигельментную активности, а координационные соединения ионов Зё-переходных элементов с указанными лигандами обладают эффективным фармакологическим действием. Комплексные соединения железа (III), железа (И), меди (II) являются не только донорами микроэлементов, жизненно необходимых для всех биосистем, но и активных лигандов, которые являются для них однородными, включающимися в состав многих ферментов. Биоактивные комплексные соединения являются точной моделью природных ферментов и биологических переносчиков кислорода: цитохромов, ферредоксинов, гемоглобина. Имидазольные и бензимидазольные циклы широко распространены в животном и растительном мире. Они входят в состав некоторых алкалоидов, витамина В]2, мышечных белков, являются основой при получении широко используемых имидазолсодержащих волокон. Эти соединения можно широко использовать и в различных областях сельского хозяйства, так как они лучше усваиваются растениями, а за счет активности микроэлемента и лиганда оказывают дополнительный стимулирующий эффект на прорастание семян, рост, развитие и плодообразование сельскохозяйственных культур, повышают их урожай и улучшают качество [1-22].

В связи с необходимостью разработки экономичных и эффективных способов очистки сточных вод промышленных и природных газов, важное

практическое значение имеет изучение процессов окисления серосодержащих веществ, что не менее значимо для понимания механизма биологического окисления, протекающих в некоторых живых организмах. Особый интерес представляет исследование каталитической активности комплексов железа в процессе окисления цистеина, поскольку связь ионов железа с белком в наиболее распространенных биологических переносчиках электронов осуществляется либо через азот имидазольного кольца, либо через 8Н-группы. Данные по каталитической активности окисления цистеина в присутствие ионов Ре(Ш), Ре(П) практически отсутствуют [23-31].

Особенно^ важную роль в медицине и ветеринарии играют соединения^ железа и меди с гетероциклическими соединениями. Например, противомикробная активность обнаружены у соединений указанных металлов с азолами, которые применяется в качестве противопаразитных, антигельминтных и антигрибковых препаратов в ветеринарной практике [3257]. Очевидно, это связано с тем, что в современном мире день за днем увеличивается число болезней, связанных с понижением иммунной системы организма человека. Иногда кажется, что при таком темпе развития науки и техники можно» победить все недуги, мешающие нормальному функционированию организма человека, однако, все еще наблюдается недостаток в лекарственных препаратах. Это обстоятельство требует улучшения сферы действия лекарственных веществ, необходимость создавать лекарственные препараты с меньшей токсичностью и высокой активностью. Поэтому обеспечение стойкого эпидемического благополучия населения является приоритетной задачей здравоохранения, в том числе прикладной химии [58-88].

К важнейшим проблемам химии координационных соединений относятся синтез, исследование и изучение в растворах образования полиядерных и гетеровалентных координационных соединений. Интерес к изучению полиядерных и гетеровалентных комплексов связан с новыми требованиями

науки; и практики, направленные на получение веществ и препаратов с заранее заданными; физико-химическими свойствами. Более того, исследование последних лет показали; что многие процессы, связанные: с образованием координационных, соединений? в; растворах в зависимости от концентрации^ реагирующих веществ,, сопровождаются' полимеризацией исходных мономерных форм;.

Сведения о: составе координационных соединений Fe (III), Fe (И) и Cu (II) в водных; растворах имидазола; бензимидазола; дибазола, албендазола и гистидина немногочислены. Они относятся к ограниченному интервалу концентрационных условий. Особенно мало данных о полиядерных и гетеровалентных комплексах железа, хотя именно они входят в состав активных центров* железосодержащих ферментов^ обеспечивая» в электронно-транспортных цепях осуществление многоэлектронных переносов* при» биологическом окислении; которые с; точки? зрения термодинамики' более выгодны, чем одноэлектронные. Поэтому, исследование: термодинамических характеристик реакций, сопровождающихся; образованием полиядерных и гетеровалентных координационных соединений; Fe (III), Fe (II) и Cu (И) в водных растворах имидазола; бензимидазола; дибазола,, албендазола и гистидина актуально..

Настоящая^ работа выполнена; с целью» исследования процессов образования« moho-, полиядерных-, гомо- и гетровалентных координационных соединений- железа (III), железа (II) и меди: (И) с гетероциклическими? азолсодержащими лигандами, определения термодинамических характеристик, процессов протонизации лигандов и; реакций комгглексообразования разных ионных составов;. разработки оптимальных условий синтеза комплексов и нахождения аспектов их практического применениям

В соответствии с этим, исследования были направлены; на решение следующих термодинамических и прикладных задач:

- методом окислительного потенциала изучить процессы образования координационных соединений Бе (III), Ре (II) с гистидином, имидазолом, бензимидазолом и дибазолом в интервале рН от 1,0 до 8,0; ионных силах 0,10; 0,25; 0,50; 1,0 моль/л и температурах 288.16; 298,16; 308,16; 318,16 К;

- исследовать ионные равновесия^ в водных растворах гистидина, имидазола, бензимидазола, дибазола, и дать их полное термодинамическое описание;

- с помощью нового5 математического приема - использования окислительной функции Юсупова, составить химические и математические модели ионных равновесий реакций комплексообразования в растворах исследованных окислительно-восстановительных систем;

- определить термодинамические функции реакций образования, координационных соединений при разных рН, ионных силах раствора, температурах и выявить влияние природы лиганда на процессы комплексообразования в растворах;

- вывести эмпирические уравнения зависимостей логарифмов констант образования координационных соединений от ионной силы, а также уравнения зависимостей термодинамических функций от температуры;

- изучить процессы жидкофазного каталитического окисления цистеина, сероводорода и сульфита натрия молекулярным кислородом. Выявить возможность использования координационных соединений железа (III) и железа (И) с гетероциклическими соединениями в качестве эффективных катализаторов процессов окисления серосодержащих веществ;

провести модификацию волокон, содержащих в качестве функциональных имидазольные группы ионов железа (III) и железа (II) в области образования в растворах полиядерных и гетеровалентных соединений;

- найти условия регулирования прочностных свойств волокон и показать возможность использования их в качестве катализаторов процессов гетерогенного окисления серосодержащих веществ молекулярным кислородам;

- осуществить синтез координационных соединений железа (III), железа (II), меди (И) с дибазолом и албендазолом, изучить их физико-химические свойства для идентификации их состава и предполагаемого строения;

- наработать опытные партии и провести испытания препаратов на основе железо- и медьсодержащих соединений с дибазолом и альбендазолом в качестве антибактериального препарата для лечения болезней животных, вызываемых эшерихией коле, сальмонеллами,, пастереллами, бруцеллами, в качестве противогрибкового препарата для лечения дерматофитозов, в качестве антигельминтного и антипаразитарного препарата для девастации и лечения кишечных гельминтов при мониезиозе и диктиокаулезе овец;

Методы исследования. Состав, области доминирования, константы образования координационных соединений в растворах определялись с помощью методов оксредметрии, электронной спектрофотомерии, рН— метрического титрования и волюмометрии (газометрический метод). Термохимические измерения- проводились методом прямой калориметрии. Расчеты оксредметрических измерений осуществлялись методом^ итерации, величины констант образования координационных соединений и их степени накопления рассчитывались на компьютере по программе Excel [89].

Константы протонизации лигандов определялись, с помощью методов потенциометрии и рН-метрического титрования. Для подтверждения факта образования связи железа (III) и железа (II) с функциональными группами1 модифицированных волокон использованы методы микроволновой (СВЧ)-проводимости и ИК- спектроскопии. Микроволновая проводимость измерена в Московском физико-техническом Институте по методике разработанной Э.М. Труханом. Прочностные свойства волокон определялись на разрывных машинах в НПО «Химволокно» г. Мытищи совместно с сотрудниками МГУ им. М.В. Ломоносова [90 - 92].

Синтезы соединений железа и меди с дибазолом и альбендазолом (дибаферрол, дибакупрол, албкупрол) осуществлялись по разработанным нами

лабораторным методикам. Идентификация синтезированных координационных соединений железа и меди проведено с помощью методов Раста, ИК-спектроскопии и рентгенофазным анализом [93-101].

Испытания препаратов проведены в лабораторных, вегетационных и полевых условиях совместно с сотрудниками НПО «Земледелие» им академика А.Н. Максумова и НИВИ АСХН РТ в Ховалингском районе Хатлонской области. Противомикробную-активность и токсичность препаратов определяли методом серийных разведений и Першина [102, 103].

Научная новизна. Расширены границы применения метода оксредметрии к изучению процессов образования moho-, полиядерных-, гомо- и гетеровалентных координационных соединений в водных растворах гетероциклических соединений. Для решения этой задачи предложены общие уравнения теоретической и экспериментальной окислительной функции Юсупова;

- методами температурного коэффициента и прямой калориметрии определены полные термодинамические характеристики процессов протонирования биолигандов из числа гетероциклических соединений;

- установлены закономерности в изменении термодинамических характеристик процессов образования moho-, полиядерных, гомо- и гетеровалентных координационных соединений Fe (III), Fe (II) с азолсодержащими гетероциклическими лигандами. На основании значений изменения энтальпии установлен характер связи металл-лиганд в комплексных частицах. Определены области существования комплексов, максимальная степень их образования