Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею
Представлено результати досліджень адсорбції тіаміну на кремнеземах з частково диметил- і триметилсилільованою поверхнею при різних рН водних розчинів. The results are presented on thiamine adsorption on silicas with partially dimethyl- and trimethylsilylated surface from aqueous solutions with diff...
Saved in:
| Published in: | Поверхность |
|---|---|
| Date: | 2004 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2004
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146458 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею / П.О. Кузема, І.В. Лагута // Поверхность. — 2004. — Вип. 10. — С. 180-183. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859988464039100416 |
|---|---|
| author | Кузема, П.О Лагута, І.В. |
| author_facet | Кузема, П.О Лагута, І.В. |
| citation_txt | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею / П.О. Кузема, І.В. Лагута // Поверхность. — 2004. — Вип. 10. — С. 180-183. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Поверхность |
| description | Представлено результати досліджень адсорбції тіаміну на кремнеземах з частково диметил- і триметилсилільованою поверхнею при різних рН водних розчинів.
The results are presented on thiamine adsorption on silicas with partially dimethyl- and trimethylsilylated surface from aqueous solutions with different pH values.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:29:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2004. Вип. 10. С.180-183
180
УДК 541.183
АДСОРБЦІЯ ТІАМІНУ НА КРЕМНЕЗЕМАХ З ЧАСТКОВО
МЕТИЛСИЛІЛЬОВАНОЮ ПОВЕРХНЕЮ
П.О. Кузема, І.В. Лагута
Iнститут хімії поверхні Національної академії наук України
вул. Ген. Наумова 17, 03680 Kиїв-164
e-mail: sci-worker@yandex.ru
Представлено результати досліджень адсорбції тіаміну на кремнеземах з частково
диметил- і триметилсилільованою поверхнею при різних рН водних розчинів.
The results are presented on thiamine adsorption on silicas with partially dimethyl- and
trimethylsilylated surface from aqueous solutions with different pH values.
Вступ
Високодисперсний кремнезем (ВДК), завдяки високій питомій поверхні, чистоті й
однорідності, знаходить широке використання як профілактично-лікувальний засіб
еферентної терапії і як носій при створенні комбінованих лікарських препаратів. У його
присутності змінюються властивості інших лікарських препаратів, пролонгується їхня дія,
поліпшується біодоступність, досягається синергетичний ефект [1]. Хімічне
модифікування поверхні ВДК збільшує його функціональні можливості. Синтезовані на
основі модифікованих кремнеземів композити з іммобілізованими біологічно активними
речовинами дозволяють підвищити ефективність дії цих речовин. Це дає можливість
одержувати на основі таких адсорбентів лікарські препарати з регульованою
фармакодинамікою.
Дана робота присвячена дослідженню адсорбції тіаміну (вітаміну B1) з водного
розчину на ВДК з частково диметил- і триметилсилільованою поверхнею з метою
виявлення впливу ступеня хімічного модифікування та природи прищеплених
метилсилільних груп на перебіг цього процесу. Оскільки вітамін В1 використовується для
профілактики й лікування багатьох недуг, ці дослідження викликають не лише
фундаментальний, а й прикладний інтерес.
Експериментальна частина
Як вихідний адсорбент обрано пірогенний ВДК (аеросил) марки А-300 (Sпит ~300 м2/г)
(Калуш, Україна). Гідрофобізацію кремнезему проводили хемосорбцією
диметилдихлорсилану (ДМДХС) і триметилхлорсилану (ТМХС) з газової фази в реакторі з
перемішуванням при температурі 300°С, з урахуванням умов перебігу хімічних реакцій,
узагальнених в [2]. Підготовку поверхні А-300 проводили при 200°С в сушильній шафі, а
після модифікування здійснювали прогрів зразків у струмені сухого повітря при 200°С з
метою видалення з поверхні небажаних домішок та продуктів хімічних реакцій. Ступінь
заміщення силанольних груп на метилсилільні регулювали кількістю введеного
модифікатора і контролювали методом інфрачервоної спектроскопії. ІЧ-спектри
реєстрували на спектрофотометрі Specord M-80. Маса таблеток кремнезему складала
181
(30,0±0,5) мг. За результатами досліджень змочування метильованих кремнеземів водою
[3] був обраний необхідний максимум ступеня заміщення силанольних груп, що не
перевищував 0,4.
Адсорбцію тіаміну на вихідному та модифікованих зразках проводили в статичних
умовах при 20-25°C, pH 3,8 та 7,1. Необхідні значення рН встановлювали додаванням HCl
або NaOН. Початкові та рівноважні концентрації тіаміну у водних розчинах визначали
спектрофотометрично згідно з процедурою, що описана в [4, 5]. Перед реєстрацією
спектрів адсорбент видаляли з розчину центрифугуванням.
Результати та їхнє обговорення
Згідно з літературними даними [2], перебіг хімічних реакцій на поверхні пірогенного
ВДК при хімічному модифікуванні ДМДХС і ТМХС, за даних умов термопідготовки
поверхні, відбувається за механізмом електрофільного заміщення протонів водню в
основному за участю ізольованих гідроксилів. При контакті диметилсилільованого
кремнезему з повітрям може відбуватись гідроліз диметилхлорсилільних груп, а також
конденсація сусідніх диметилсиланольних груп.
На рис. 1 наведено ІЧ-cпектри поглинання досліджуваних зразків. В усіх випадках при
модифікуванні спостерігалось зменшення інтенсивності смуг поглинання з максимумом в
області 3750 см-1 (валентні коливання ізольованих гідроксильних груп) і поява смуг
поглинання з максимумом в області 2980 см-1 (валентні коливання метильних груп), що
підтверджує перебіг хімічних реакцій на поверхні за участю вільних гідроксилів.
100
80
60
40
20
0
Хвильове число, см-1
Погл
инан
ня
, %
29
80
37
50100
80
60
40
20
0
1
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0 5
4
3
2
Рис. 1. ІЧ-спектри немодифікованого (1) та модифікованого триметилхлорсиланом (2, 3) і
диметилдихлорсиланом (4, 5) кремнеземів (очікувані ступені заміщення
силанольних груп: 2, 4 – 0,1 і 0,2 відповідно; 3, 5 – 0,4)
182
Характеристику досліджуваних зразків вихідного та модифікованих ВДК і величини
адсорбції тіаміну з водних розчинів при різних рН наведено в таблиці 1.
Таблиця 1. Характеристика немодифікованого та модифікованих ДМДХС (АМД) і ТМХС
(АМТ) кремнеземів; адсорбція тіаміну при різних величинах рН
Зразок
Ступінь заміщення ОН-груп Величина адсорбції тіаміну*, ммоль/г
Очікуваний Дані ІЧ-
спектроскопії pH 3,8 pH 7,1
A-300
AMД-0,2
AMД-0,4
AMT-0,1
AMT-0,4
0
0,2
0,4
0,1
0,4
0
0,25
0,38
0,12
0,36
0,0030
0,0116
0,0337
0,0020
0,0080
0,0414
0,0309
0,0230
0,0403
0,0327
*) Початкова концентрація тіаміну в розчині 1 ммоль/л, наважка ВДК 50 мг, загальний
об’єм розчину 10 мл.
Як видно з таблиці, із збільшенням ступеня заміщення силанольних груп на
метилсилільні, величина адсорбції тіаміну зменшується у випадку проведення процесу в
розчинах з високим рН, і зростає – в розчинах з низьким рН. Це, імовірно, пов’язано з
наступним. Згідно з припущеннями, висунутими в [4, 6], основний внесок в адсорбцію
тіаміну на ВДК дають іон-іонні взаємодії між катіонами тіаміну та негативно зарядженими
центрами на поверхні адсорбента. Чим менше кількість поверхневих силанольних груп,
тим менше кількість негативно заряджених центрів на поверхні сорбента в розчині при
високих рН, і відповідно менша величина адсорбції. У випадку ж проведення процесу при
низьких рН, очевидно, основний внесок в адсорбцію дають гідрофобні взаємодії за участю
прищеплених метилсилільних груп. Величина адсорбції більша у випадку частково
диметилсилільованого кремнезему, ніж триметилсилільованого.
Як видно з ізотерм адсорбції тіаміну з водних розчинів при рН 7,1 (рис. 2, б), хімічне
модифікування поверхні ВДК метилхлорсиланами призводить до зміни форми ізотерм –
заповнення моношару завершується при нижчих рівноважних концентраціях. Однак їх
можна вважати ізотермами ленгмюрівського типу, що дає можливість визначати фізико-
хімічні параметри з використанням моделі мономолекулярної адсорбції (табл. 2).
a
N
C C
N
C
C
H3C NH2 HCl
H
C
H
H
N
HC
C
CH3
C
S
CH2CH2OH
+
Cl-
.
0,0 0,2 0,4 0,6
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
б
5
4
3
2
1
a,
м
м
ол
ь/
г
С, ммоль/л
Рис. 2. Будова тіаміну хлориду гідрохлориду (а) та ізотерми його адсорбції з водних
розчинів при рН 7,1 (б) на вихідному аеросилі (1) та модифікованих кремнеземах
AMД-0,2 (2); AMД-0,4 (3); AMT-0,1 (4) та AMT-0,4 (5).
183
Таблиця 2. Фізико-хімічні параметри адсорбції тіаміну на частково метилсилільованих
кремнеземах з водних розчинів при рН 7,1
Зразок a∞, ммоль/г К ×10-3, л/моль ρ
A-300
AMД-0,2
AMД-0,4
AMT-0,1
AMT-0,4
0,0504±0,0061
0,0263±0,0013
0,0276±0,0009
0,0376±0,0035
0,0324±0,0021
5,0712±0,5517
11,4247±0,5430
10,4161±0,3227
7,6637±0,6659
8,5816±0,5142
0,9421
0,9944
0,9981
0,9817
0,9929
a∞ – гранична адсорбція; К – константа адсорбційної рівноваги; ρ – коефіцієнт кореляції
для лінеаризованої форми ізотерми Ленгмюра.
Одержане значення граничної адсорбції тіаміну на немодифікованому ВДК є близьким
до значення, отриманого авторами роботи [4], які проводили процес при рН 7,2
(0,054±0,003 ммоль/л). Для модифікованих кремнеземів ця величина є нижчою, причому
вона слабко залежить від ступеня модифікування.
Висновки
Аналіз одержаних результатів підтверджує зроблене в роботах [4, 6] припущення про
основну роль при адсорбції електростатичної взаємодії між позитивно зарядженими
катіонами тіаміну та негативно зарядженими групами на поверхні адсорбента.
Екранування частини поверхневих гідроксильних груп метилсилільними групами
призводить до зменшення величини граничної адсорбції при високих рН. Ця величина
більшою мірою залежить від природи прищеплених метилсилільних груп, ніж від ступеня
заміщення гідроксильних груп на групи однієї природи, і більша у випадку
триметилсилільованого ВДК. При низьких рН зростає вплив гідрофобних взаємодій на
межі розподілу адсорбент – адсорбат, причому величина цього впливу залежить від типу
прищеплених метилсилільних груп і більша у випадку диметилсилільованого ВДК.
Автори висловлюють подяку Ю.С. Тарасевичу, Є.М. Пахлову та Л.П. Головковій за
допомогу в проведенні експериментальних досліджень.
Література
1. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / Под ред.
А.А.Чуйко. - Киев: Наукова думка, 2003. – 416 с.
2. Тертых В.А., Белякова Л.А. Химические реакции с участием поверхности кремнезема,
Киев: Наукова думка, 1991. – 264 с.
3. Паховчишин С.В., Матковський О.К., Юрченко Г.Р., Огенко В.М., Шиманський А.П.,
Кузема П.А. Гідрофобно-гідрофільні властивості метилкремнеземів// Доп. НАН
України. – 2001. – № 9. – С.144-146.
4. Власова Н.Н., Давиденко Н.К., Шевченко Н.М., Богомаз В.И., Чуйко А.А. Адсорбция
тиамина на высокодисперсном кремнеземе// Укр. хим. журн. – 1991. – Т. 57. –
С.1277-1280.
5. Власова Н.Н., Давиденко Н.К., Богомаз В.И., Чуйко А.А.. Электронные спектры и
конформация тиамина, адсорбированного на поверхности высокодисперсного
кремнезема// Укр. хим. журн. – 1992. – Т. 58. – С.621-623.
6. Покровский В.А., Власова Н.Н., Давиденко Н.К., Кулик Т.В., Богомаз В.И. Масс-
спектрометрическое исследование термолиза тиамина, свободного и адсорбированного
на поверхности высокодисперсного кремнезема // Укр. хим. журн. – 1993. – Т. 59. –
С.1257-1260.
П.О. Кузема, І.В. Лагута
П.О. Кузема, І.В. Лагута
П.О. Кузема, І.В. Лагута
Результати та їхнє обговорення
Результати та їхнє обговорення
Зразок
Висновки
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146458 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2617-5975 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:29:55Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кузема, П.О Лагута, І.В. 2019-02-09T17:38:39Z 2019-02-09T17:38:39Z 2004 Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею / П.О. Кузема, І.В. Лагута // Поверхность. — 2004. — Вип. 10. — С. 180-183. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146458 541.183 Представлено результати досліджень адсорбції тіаміну на кремнеземах з частково диметил- і триметилсилільованою поверхнею при різних рН водних розчинів. The results are presented on thiamine adsorption on silicas with partially dimethyl- and trimethylsilylated surface from aqueous solutions with different pH values. Автори висловлюють подяку Ю.С. Тарасевичу, Є.М. Пахлову та Л.П. Головковій за допомогу в проведенні експериментальних досліджень. uk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Поверхность Медико-біологічні проблеми поверхні Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею Thiamine adsorption onto partially methylsilylated silica surface Article published earlier |
| spellingShingle | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею Кузема, П.О Лагута, І.В. Медико-біологічні проблеми поверхні |
| title | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею |
| title_alt | Thiamine adsorption onto partially methylsilylated silica surface |
| title_full | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею |
| title_fullStr | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею |
| title_full_unstemmed | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею |
| title_short | Адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею |
| title_sort | адсорбція тіаміну на кремнеземах з частково метилсилільованою поверхнею |
| topic | Медико-біологічні проблеми поверхні |
| topic_facet | Медико-біологічні проблеми поверхні |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146458 |
| work_keys_str_mv | AT kuzemapo adsorbcíâtíamínunakremnezemahzčastkovometilsilílʹovanoûpoverhneû AT lagutaív adsorbcíâtíamínunakremnezemahzčastkovometilsilílʹovanoûpoverhneû AT kuzemapo thiamineadsorptionontopartiallymethylsilylatedsilicasurface AT lagutaív thiamineadsorptionontopartiallymethylsilylatedsilicasurface |