Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35
Получены константы диссоциации 4-амино-1-гидроксибутилидендифосфоновой (алендроновой) кислоты, а также константы устойчивости комплексов Ca²⁺ и Mg²⁺ с алендронатом в воде, мицеллярном растворе Бридж 35 и смешанном растворителе вода—этанол. Полуэмпирическими квантово-химическими методами доказана бол...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187650 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 / Н.Н. Камнева, А.П. Бойченко, В.В. Иванов, В.В. Марков, Л.П. Логинова // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 74-80. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187650 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Камнева, Н.Н. Бойченко, А.П. Иванов, В.В. Марков, В.В. Логинова, Л.П. 2023-01-16T19:46:53Z 2023-01-16T19:46:53Z 2012 Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 / Н.Н. Камнева, А.П. Бойченко, В.В. Иванов, В.В. Марков, Л.П. Логинова // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 74-80. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187650 544.183.25 Получены константы диссоциации 4-амино-1-гидроксибутилидендифосфоновой (алендроновой) кислоты, а также константы устойчивости комплексов Ca²⁺ и Mg²⁺ с алендронатом в воде, мицеллярном растворе Бридж 35 и смешанном растворителе вода—этанол. Полуэмпирическими квантово-химическими методами доказана большая устойчивость цвиттер-ионной формы алендроновой кислоты, а также установлены места координации Ca²⁺. В мицеллярной среде сила алендроновой кислоты по всем исследованным ступеням диссоциации увеличивается, а в смешанном растворителе наблюдается рост рKₐ₃ по сравнению с водным раствором. В среде вода—этанол возрастает устойчивость комплексов Ca²⁺ и Mg²⁺ с алендронатом. Выявленное влияние растворителей на протолитические и комплексообразующие свойства указывает на отсутствие простой аналогии между водно-органическими средами и ультрамикрогетерогенными мицеллярными растворами неионногенных поверхностно-активных веществ. Отримано константи дисоціації 4-аміно-1-гідроксибутилідендифосфонової (алендронової) кислоти, а також константи стійкості комплексів Ca²⁺ та Mg²⁺ з алендроновою кислотою у воді, міцелярному розчині Бридж 35 та змішаному розчиннику вода—етанол. Напівемпіричними квантово-хімічними методами доведено більшу стійкість цвіттер-іонної форми алендронової кислоти, а також встановлено місця координації Ca²⁺. У міцелярному середовищі сила алендронової кислоти за всіма дослідженими ступенями дисоціації збільшується, а у змішаному розчиннику спостерігається збільшення рKₐ₃ у порівнянні з водним розчином. Стійкість комплексів Ca²⁺ и Mg²⁺ з алендроновою кислотою зростає при переході від водного розчину до середовища вода—етанол. Виявлені ефекти впливу середовищ на протолітичні та комплексоутворюючі властивості свідчать про відсутність простої аналогії між водно-органічними розчинниками та ультрамікрогетерогенними міцелярними розчинами неіонних ПАР. Dissociation constants of 4-amino-1-hydroxybutylidenediphosphonic (alendronic) acid and stability constants of complex formation of Ca²⁺ and Mg²⁺ with alendronic acid in water, micellar solution of Brij 35 and mixed solvent water—ethanol were obtained. The higher stability of zwitterionic form of alendronic acid was proved and the places of Ca²⁺ coordination were determined by using the semi-empirical quantum-chemical methods. The strength of alendronic acid increases for all investigated steps of dissociation in micellar medium, but in mixed solvent the increasing of рKₐ₃ is observed in comparison with aqueous solution. In water—ethanol medium stability of complexes of Ca²⁺ и Mg²⁺ with alendronic acid is increased. The revealed effects of the solvents on protolytic properties and complex formation denote the absence of simple analogy between water-organic media and ultramicroheterogenous micellar solutions of nonionic surfactants. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 Кислотно-основні властивості та комплексоутворення алендронової кислоти у водно-етанольному середовищі та ультрамікрогетерогенному міцелярному середовищі Бридж 35 Acid-base properties and complexation of alendronic acid in water-ethanol and ultramicroheterogenous micellar media of Brij 35 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 |
| spellingShingle |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 Камнева, Н.Н. Бойченко, А.П. Иванов, В.В. Марков, В.В. Логинова, Л.П. Неорганическая и физическая химия |
| title_short |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 |
| title_full |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 |
| title_fullStr |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 |
| title_full_unstemmed |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 |
| title_sort |
кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде бридж 35 |
| author |
Камнева, Н.Н. Бойченко, А.П. Иванов, В.В. Марков, В.В. Логинова, Л.П. |
| author_facet |
Камнева, Н.Н. Бойченко, А.П. Иванов, В.В. Марков, В.В. Логинова, Л.П. |
| topic |
Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Кислотно-основні властивості та комплексоутворення алендронової кислоти у водно-етанольному середовищі та ультрамікрогетерогенному міцелярному середовищі Бридж 35 Acid-base properties and complexation of alendronic acid in water-ethanol and ultramicroheterogenous micellar media of Brij 35 |
| description |
Получены константы диссоциации 4-амино-1-гидроксибутилидендифосфоновой (алендроновой) кислоты, а также константы устойчивости комплексов Ca²⁺ и Mg²⁺ с алендронатом в воде, мицеллярном растворе Бридж 35 и смешанном растворителе вода—этанол. Полуэмпирическими квантово-химическими методами доказана большая устойчивость цвиттер-ионной формы алендроновой кислоты, а также установлены места координации Ca²⁺. В мицеллярной среде сила алендроновой кислоты по всем исследованным ступеням диссоциации увеличивается, а в смешанном растворителе наблюдается рост рKₐ₃ по сравнению с водным раствором. В среде вода—этанол возрастает устойчивость комплексов Ca²⁺ и Mg²⁺ с алендронатом. Выявленное влияние растворителей на протолитические и комплексообразующие свойства указывает на отсутствие простой аналогии между водно-органическими средами и ультрамикрогетерогенными мицеллярными растворами неионногенных поверхностно-активных веществ.
Отримано константи дисоціації 4-аміно-1-гідроксибутилідендифосфонової (алендронової) кислоти, а також константи стійкості комплексів Ca²⁺ та Mg²⁺ з алендроновою кислотою у воді, міцелярному розчині Бридж 35 та змішаному розчиннику вода—етанол. Напівемпіричними квантово-хімічними методами доведено більшу стійкість цвіттер-іонної форми алендронової кислоти, а також встановлено місця координації Ca²⁺. У міцелярному середовищі сила алендронової кислоти за всіма дослідженими ступенями дисоціації збільшується, а у змішаному розчиннику спостерігається збільшення рKₐ₃ у порівнянні з водним розчином. Стійкість комплексів Ca²⁺ и Mg²⁺ з алендроновою кислотою зростає при переході від водного розчину до середовища вода—етанол. Виявлені ефекти впливу середовищ на протолітичні та комплексоутворюючі властивості свідчать про відсутність простої аналогії між водно-органічними розчинниками та ультрамікрогетерогенними міцелярними розчинами неіонних ПАР.
Dissociation constants of 4-amino-1-hydroxybutylidenediphosphonic (alendronic) acid and stability constants of complex formation of Ca²⁺ and Mg²⁺ with alendronic acid in water, micellar solution of Brij 35 and mixed solvent water—ethanol were obtained. The higher stability of zwitterionic form of alendronic acid was proved and the places of Ca²⁺ coordination were determined by using the semi-empirical quantum-chemical methods. The strength of alendronic acid increases for all investigated steps of dissociation in micellar medium, but in mixed solvent the increasing of рKₐ₃ is observed in comparison with aqueous solution. In water—ethanol medium stability of complexes of Ca²⁺ и Mg²⁺ with alendronic acid is increased. The revealed effects of the solvents on protolytic properties and complex formation denote the absence of simple analogy between water-organic media and ultramicroheterogenous micellar solutions of nonionic surfactants.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187650 |
| citation_txt |
Кислотно-основные свойства и комплексообразование алендроновой кислоты в водно-этанольной среде и ультрамикрогетерогенной мицеллярной среде Бридж 35 / Н.Н. Камнева, А.П. Бойченко, В.В. Иванов, В.В. Марков, Л.П. Логинова // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 74-80. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kamnevann kislotnoosnovnyesvoistvaikompleksoobrazovaniealendronovoikislotyvvodnoétanolʹnoisredeiulʹtramikrogeterogennoimicellârnoisredebridž35 AT boičenkoap kislotnoosnovnyesvoistvaikompleksoobrazovaniealendronovoikislotyvvodnoétanolʹnoisredeiulʹtramikrogeterogennoimicellârnoisredebridž35 AT ivanovvv kislotnoosnovnyesvoistvaikompleksoobrazovaniealendronovoikislotyvvodnoétanolʹnoisredeiulʹtramikrogeterogennoimicellârnoisredebridž35 AT markovvv kislotnoosnovnyesvoistvaikompleksoobrazovaniealendronovoikislotyvvodnoétanolʹnoisredeiulʹtramikrogeterogennoimicellârnoisredebridž35 AT loginovalp kislotnoosnovnyesvoistvaikompleksoobrazovaniealendronovoikislotyvvodnoétanolʹnoisredeiulʹtramikrogeterogennoimicellârnoisredebridž35 AT kamnevann kislotnoosnovnívlastivostítakompleksoutvorennâalendronovoíkislotiuvodnoetanolʹnomuseredoviŝítaulʹtramíkrogeterogennomumícelârnomuseredoviŝíbridž35 AT boičenkoap kislotnoosnovnívlastivostítakompleksoutvorennâalendronovoíkislotiuvodnoetanolʹnomuseredoviŝítaulʹtramíkrogeterogennomumícelârnomuseredoviŝíbridž35 AT ivanovvv kislotnoosnovnívlastivostítakompleksoutvorennâalendronovoíkislotiuvodnoetanolʹnomuseredoviŝítaulʹtramíkrogeterogennomumícelârnomuseredoviŝíbridž35 AT markovvv kislotnoosnovnívlastivostítakompleksoutvorennâalendronovoíkislotiuvodnoetanolʹnomuseredoviŝítaulʹtramíkrogeterogennomumícelârnomuseredoviŝíbridž35 AT loginovalp kislotnoosnovnívlastivostítakompleksoutvorennâalendronovoíkislotiuvodnoetanolʹnomuseredoviŝítaulʹtramíkrogeterogennomumícelârnomuseredoviŝíbridž35 AT kamnevann acidbasepropertiesandcomplexationofalendronicacidinwaterethanolandultramicroheterogenousmicellarmediaofbrij35 AT boičenkoap acidbasepropertiesandcomplexationofalendronicacidinwaterethanolandultramicroheterogenousmicellarmediaofbrij35 AT ivanovvv acidbasepropertiesandcomplexationofalendronicacidinwaterethanolandultramicroheterogenousmicellarmediaofbrij35 AT markovvv acidbasepropertiesandcomplexationofalendronicacidinwaterethanolandultramicroheterogenousmicellarmediaofbrij35 AT loginovalp acidbasepropertiesandcomplexationofalendronicacidinwaterethanolandultramicroheterogenousmicellarmediaofbrij35 |
| first_indexed |
2025-11-26T18:13:48Z |
| last_indexed |
2025-11-26T18:13:48Z |
| _version_ |
1850767079616020480 |
| fulltext |
В ИК-спектре КРС I (рис. 2) наблюдаются
уширенные за счет электрон-фононного взаимо-
действия линии колебательной структуры в об-
ласти 900—1400 см–1 и непрерывное поглощение,
обусловленное возбуждением электронов прово-
димости, начиная с 900 см–1.
Это позволяет оценить для соединения ши-
рину запрещенной зоны ≈ 0.11 эВ. Ее значение
для КРС III, оцененное по началу непрерывного
поглощения в ИК-спектре, несколько меньше зна-
чения, полученного из резистивных измерений,
что может быть связано с влиянием материала
контакта на измеряемую величину.
Несмотря на то, что полупроводниковые
КРС I—III являются изоструктурными [5], их
электрофизические свойства и модели проводи-
мости существенно различны. При одинаковом
типе слоистой упаковки кристаллов КРС фульва-
ленов с гексавольфрамат-анионом проводимость
немонотонно зависит от размеров катион-ради-
кала и определяется также потенциалом иониза-
ции и поляризуемостью донора [6].
РЕЗЮМЕ. Вивчено ІЧ-спектри катіон-радикаль-
них солей (КРС) біс(етилендитіоло)тетратіофульвалену
(ET), тетратіофульвалену (TTF) і тетраметилтетратіо-
фульвалену (TMTTF) складу (ET)2W6O19, (TTF)2W6O19
та (TMTTF)2W6O19. На монокристалах КРС виміряна
провідність у широкому температурному інтервалі. Спо-
луки є напівпровідниками. Обговорюються моделі їх
провідності та зв’язок зі структурою.
SUMMARY. IR-spectra of radical-cation salts (RKS)
bis (ethylenedithiolo) tetrathiafulvalene (ET), tetrathiaful-
valene (TTF) and tetramethyltetrathiafulvalene (TMTTF)
of composition (ET)2W6O19, (TTF)2W6O19 and (TMTTF)2-
W6O19. Conductivity on RKS single crystals was measu-
red in high temperature interval. The compounds are se-
miconductors. It’s models of and conductivity and connec-
tion with structure are discussed.
ЛИТЕРАТУРА
1. Coronado E., Clemente-Leon M ., Galan-M ascaros J.R .
et al. // J. Chem. Soc. Dalton Trans. -2000. -P.
3955—3961.
2. Lapinski A ., S tarodub V ., Golub M . et al. // Synthetic
Metals. -2003. -138, № 3. -P. 483—489.
3. Coronado E., Gimenez-Saiz C., Gomez-Garsia C.J . //
Coord. Chem. Rev. -2005. -249. -P. 1776—1796.
4. Long D.-L., Cronin L . // Chem. Eur. J. -2006. -№ 12.
-P. 3698—3706.
5. Кажева О.Н ., Александров Г.Г., Дьяченко О.А . и др.
// Вестн. Харьков. национ. ун-та. Химия. -2010.
-Вып. 19(42). -С. 144—149.
6. Kazheva O.N., Alexandrov G.G., KravchenkoA.V. et al.
// Inorg. Chem. -2011. -50. -P. 444—450.
Харьковский национальный университет им. В.Н .Каразина Поступила 05.07.2011
УДК 544.183.25
Н.Н.Камнева, А.П.Бойченко, В.В.Иванов, В.В.Марков, Л.П.Логинова
КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ
АЛЕНДРОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ВОДНО-ЭТАНОЛЬНОЙ СРЕДЕ
И УЛЬТРАМИКРОГЕТЕРОГЕННОЙ МИЦЕЛЛЯРНОЙ СРЕДЕ БРИДЖ 35
Получены константы диссоциации 4-амино-1-гидроксибутилидендифосфоновой (алендроновой) кис-
лоты, а также константы устойчивости комплексов Ca2+ и Mg2+ с алендронатом в воде, мицеллярном
растворе Бридж 35 и смешанном растворителе вода—этанол. Полуэмпирическими квантово-химичес-
кими методами доказана большая устойчивость цвиттер-ионной формы алендроновой кислоты, а также
установлены места координации Ca2+. В мицеллярной среде сила алендроновой кислоты по всем иссле-
дованным ступеням диссоциации увеличивается, а в смешанном растворителе наблюдается рост рKа3 по
сравнению с водным раствором. В среде вода—этанол возрастает устойчивость комплексов Ca2+ и Mg2+
с алендронатом. Выявленное влияние растворителей на протолитические и комплексообразующие свой-
ства указывает на отсутствие простой аналогии между водно-органическими средами и ультрамик-
рогетерогенными мицеллярными растворами неионногенных поверхностно-активных веществ.
Неорганическая и физическая химия
© Н .Н .Камнева, А.П .Бойченко, В.В.Иванов, В.В.Марков, Л .П .Логинова , 2012
74 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
ВВЕДЕНИЕ. Аминодифосфоновые кислоты
(АДФК) содержат фрагмент со связью P–C–P, ана-
логичный пирофосфату, который является строи-
тельным материалом костной ткани и влияет на
метаболизм кальция [1—3]. В настоящее время
аминобисфосфонаты широко используются для
лечения костных заболеваний [4]. Активность
аминобисфосфонатов может быть связана с фор-
мированием комплексов с кальцием [5, 6], поэто-
му данные об их протолитических и комплек-
сообразующих свойствах, а также строении кис-
лот и металлокомплексов в растворах представ-
ляют особый интерес для изучения эффективнос-
ти лекарств на основе аминодифосфоновых кис-
лот [7, 8]. Однако свойства протолитов в водных
растворах и ультрамикрогетерогенных биологи-
ческих системах могут значительно различаться,
что стимулирует поиск простых и стабильных
сред для исследования процессов ионизации,
комплексообразования, агрегации и т.п. в усло-
виях, имитирующих условия протекания реакций
в биологических системах [9]. Организованные
среды — мицеллярные растворы поверхностно-
активных веществ (ПАВ) являются хорошими кан-
дидатами на роль биомиметиков [10—12]. Так,
например, растворы неионного ПАВ Бридж 35
широко используются для изучения равновесий и
процессов распределения между внеклеточной
жидкостью и мембраной по данным мицелляр-
ной жидкостной хроматографии [13, 14]. Однако
возникает вопрос об аналогии между влиянием
мицеллярных сред на протолитические и комп-
лексообразующие свойства веществ и влиянием
смешанных водно-органических растворителей,
которые часто используют в качестве среды-био-
миметика [15].
Наиболее популярным препаратом второго
поколения лекарственной группы бисфосфона-
тов является натриевая соль 1-гидрокси-4-амино-
бутилиден-1,1-дифосфоновой (алендроновой) кис-
лоты. В настоящей работе изучено влияние ми-
целлярной среды Бридж 35 и водно-органичес-
кой среды вода—этанол на константы диссоциа-
ции алендроновой кислоты и комплексообразо-
вание алендроната с ионами Са2+ и Mg2+; полу-
эмпирическими квантово-химическими метода-
ми определены устойчивые конформеры кисло-
ты и металлокомплексов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Фармако-
пейный стандарт субстанции алендроната натрия
тригидрат был предоставлен АТ Стома, Харь-
ков. Исходный раствор хлороводородной кисло-
ты с концентрацией 0.10 М готовили разбавле-
нием концентрированного раствора HCl (х.ч., пл.
1.173 г/см3) и стандартизовали по навескам кар-
боната натрия. Исходный раствор КОН, свобод-
ный от карбонатов, готовили по методике [16,
с. 27–29], а раствор NaOH — по методике [17].
Полученные растворы щелочей стандартизовали
по навескам адипиновой кислоты. Рабочие раст-
воры НСl, NaOH и KОН готовили разбавлением
исходного раствора непосредственно перед тит-
рованием. В качестве фонового электролита при-
меняли KСl (ч.д.а., Донецкий завод химреакти-
вов) или NaCl (фарм., Химлаборреактив). Для
приготовления сред для титрования использова-
ли неионогенное ПАВ Бридж 35 (Мерк, Герма-
ния) и спирт этиловый ректифицированный. Ра-
створы солей СаCl2 и MgCl2 c концентрацией
0.10 M готовили по навескам их солей и стандар-
тизовали комплексонометрически. Для пригото-
вления всех растворов применялась свободная от
карбонатов бидистиллированная вода.
Потенциометрические титрования выполне-
ны при температуре 25.0 ± 0.1 °С. Ячейка состо-
яла из стеклянного электрода ЭСЛ-63-07 и полу-
элемента сравнения ЭВЛ-1М3. рН-метрическую
ячейку градуировали по стандартным буферным
растворам с рН 3.56, 4.01, 6.86 и 9.18. Разность
потенциалов измеряли по компенсационной схе-
ме (потенциометр Р-307, нуль-инструмент рН-
метр рН 121) со стандартным отклонением не
выше 0.2 мВ. В качестве среды использовали ми-
целлярные растворы Бридж 35 с концентрацией
0.10 моль/л и смешанный растворитель вода—
этанол с объемной долей последнего 50 %. Ион-
ную силу 0.10 моль/л во всех растворах поддер-
живали добавками KCl или NaCl. Концентрация
алендроната натрия в титруемых растворах со-
ставляла 1.00⋅10–3 М, объем титруемого раствора
— 20 мл. Для определения констант диссоциации
раствор алендроната натрия титровали раство-
ром KОН или NaОН c концентрацией 3.00⋅10–3
М. При изучении комплексообразования мето-
дом конкурентной рН-метрии титруемый раст-
вор содержал 1.00⋅10–3 М алендроната натрия и
1.00⋅10–3 М ионов кальция или магния.
Данные потенциометрических титрований
обрабатывали по программе CLINP 2.1 (http://
www-chemo.univer.kharkov.ua) [18]. Найденные в
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2 75
параллельных титрованиях значения показате-
лей константы ионизации усредняли, применяя
подход, предложенный в работе [19], учитываю-
щий корреляцию значений констант, получен-
ных из одного эксперимента, и их дисперсии. Под-
ход реализован нами в виде модуля программы
MATLAB 7.0 (http://www.mathworks.com/) [12].
Для построения диаграмм распределения по
значениям констант диссоциации использовали
программу HySS2009 (http://www.hyperquad.co.
uk/), для полуэмпирических квантово-химичес-
ких расчетов энергий и дипольных моментов
молекул — программы MOPAC 2009 (http://www.
MOPAC2009.com/) [20] и HyperChem 6.0 (http://
www.hyper.com/). Расчеты проводили с учетом
среды с диэлектрической проницаемостью 56.15.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Согласно ли-
тературным данным, наиболее вероятной фор-
мой существования электронейтральных форм
аминодифосфоновых кислот в водных растворах
является цвиттер-ион, который находится в рав-
новесии с молекулярной формой [21]. Результа-
ты квантово-химических расчетов, проведенные
полуэмпирическими методами MNDO, AM1, PM3
и PM6, также указывают на большую устойчи-
вость цвиттер-ионого конформера (табл. 1, рис.
1, а) даже без учета сольватации аминогруппы и
фосфоновых групп молекулами воды. Стабили-
зация цвиттер-иона (конформер II, рис. 1, а)
проходит за счет внтуримолекулярной компен-
сации положительного заряда протонированной
аминогруппы.
Таким образом, протолитические равнове-
сия алендроновой кислоты в водных растворах
включают диссоциацию протонированной ами-
ногруппы и двух фосфоновых групп в соответст-
вии со следующей схемой:
H5L+ H4L+/- + H+, Ka1;
H4L+/– H3L+/2– + H+ , Ka2;
H3L+/2– H2L+/3– + H+ , Ka3;
H2L+/3– HL+/4– + H+ , Ka4;
HL+/4– L4– + H+ , Ka5.
При этом считается, что бетаиновый протон
АДФК отщепляется последним (Ka5) [21], а геми-
нальная гидроксильная группа не диссоциирует
до рН 13 [23]. Ранее нами были переопределены
Неорганическая и физическая химия
Т а б л и ц а 1
Энергии и дипольные моменты для различных конформеров алендроновой кислоты и комплексов Ca2+
с алендронатом, рассчитанные различными полуэмпирическими методами
Метод
Алендроновая кислота (рис. 1,а)
Комплекс
CaHL–
Комплекс CaH2L (рис. 1,б)
Молекулярная форма,
конформер I
Цвиттер-ионная форма,
конформер II конформер III конформер IV
MNDO –3.0614 / 2.857 * –3.0625 / 4.166 * –3.3325 –3.3315 –3.3315
AMI –3.2783 / .937 –3.2785 / 4.140 –3.3605 –3.2770 –3.2770
PM3 –3.0246 / 2.929 –3.0250 / 4.013 –3.0161 –3.0122 –3.0080
PM6 –3.0610 / 2.844 –3.0614 / 4.273 –3.0563 –3.0560 –3.0559
* Энергия, ⋅10–8 Дж/моль / дипольный момент, Д .
Рис. 1. Структура молекулярной (I) и цвиттер-ионной
(II) формы алендроновой кислоты, а также комплекса
СаН2L, в котором ион кальция координирован по
фосфоновым группам одного атома фосфора (III) и
двум различным атомам фосфора (IV).
76 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
http://www.mathworks.com/
http://www.hyperquad.co
http://www.hyper.com/
константы диссоциации алендроновой кисло-
ты в водных растворах и показана возмож-
ность ее количественного определения в лекар-
ственных формах методом потенциометричес-
кого титрования [12]. В табл. 2 представлены
показатели констант диссоциации алендроновой
кислоты в воде, а также полученные нами данные
для мицеллярной среды Бридж 35 и смешанно-
го растворителя вода—этанол.
Показатели констант диссоциации, опреде-
ленные в мицеллярной среде, называют кажущи-
мися, так как рН измеряют в объеме водной фазы,
а протолитические формы кислоты могут нахо-
диться как в водной фазе, так и в мицеллярной
псевдофазе [24, 25]. Поскольку в литературе из-
вестны данные о комплексообразовании некото-
рых дифоcфоновых кислот с ионами натрия [3,
26], представлялось интересным проверить, на-
сколько зависят константы диссоциации от типа
титранта (раствор NaOH и KОН). Анализ дан-
ных табл. 2 показывает, что значения рKа в среде
вода—этанол не зависят от природы катиона в
составе щелочи, что согласуется с ранее установ-
ленной нами возможностью использовать рас-
твор NaOH в качестве титранта при количествен-
ном определении алендроновой кислоты [12].
В мицеллярной среде неионогенного ПАВ
Бридж 35 наблюдается усиление кислотности
алендроновой кислоты (табл. 2). Увеличение рKа3
в водно-органическом растворителе по сравне-
нию с водным раствором объясняется стабили-
зацией частицы с меньшим суммарным зарядом,
то есть H3L
+/2–. При этом очевидно, что противо-
положный эффект среды в случае раствора неио-
ногенного ПАВ должен рассматриваться как спе-
цифическое влияние ультрамикрогетерогенной
среды. Интересно, что рKа4 уменьшается как в
мицеллярной среде Бридж 35, так и в смешанном
растворителе вода—этанол, хотя в первом случае
эффект выражен гораздо сильнее. Аномальное
увеличение силы кислоты в водно-органическом
растворителе может быть связано с изменением по-
рядка диссоциации протонов и отщеплением бе-
таинового протона на этой ступени, когда сум-
марный заряд продуктов диссоциации не меняет-
ся. На такую возможность указывается и в работе
[21] для памидроновой кислоты. Однако значение
рKа5 в водно-этанольной среде также уменьша-
ется, что может объясняться только диссоциа-
цией бетаинового протона. Поэтому факт умень-
шения значений рKа4 и рKа5 в водно-этанольной
среде можно объяснить, предполагая, что кон-
формеры HL+/4– и НL3– находятся в равновесии,
константа которого изменяется при переходе от
водных растворов к водно-этанольным раство-
рам и ультрамикрогетерогенной среде.
Сближение значений рKа3—рKа5 приводит
к сужению областей преобладания промежуточ-
ных протолитических форм. Кроме того, значите-
льное уменьшение рKа5 в мицеллярной среде
Бридж 35 способствует смещению областей пре-
обладания всех протолитических форм алендро-
новой кислоты в область более низких значений
рН (рис. 2).
Изучение комплексообразования ионов ка-
льция и магния с алендроновой кислотой мето-
Т а б л и ц а 2
Показатели констант диссоциации рКan алендроно-
вой кислоты в водной, мицеллярной среде Бридж
35 и смешанном растворителе вода—этанол
рКan
Водный
раствор
0.10 М
KCl [12]*
Водный
0.10 М
раствор
Бридж 35,
0.10 М KCl*
Вода–этанол 50 %
(по объему)
0.10 М
KCl*
0.10 М
NaCl**
рКa3 6.38 ± 0.03 5.79 ± 0.05 7.4 ± 0.10 7.4 ± 0.02
рКа4 10.68 ± 0.06 6.75 ± 0.05 9.4 ± 0.2 9.58 ± 0.04
рКa5 11.4 ± 023 8.66 ± 0.04 10.5 ± 0.4 10.45 ± 0.07
* Титрант — раствор K OH , ** N aOH .
Рис. 2. Долевая диаграмма распределения протолити-
ческих форм алендроновой кислоты в водных раство-
рах (точечная линия), мицеллярных растворах Бридж
35 (пунктирная линия) и в смешанном растворителе
вода—этанол (сплошная линия).
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2 77
дами молекулярной спектроскопии затруднено
отсутствием хромофоров и флуорофоров в ее
молекуле. Поэтому для получения данных о мо-
дели комплексообразования и константах ус-
тойчивости комплексов ионов кальция и маг-
ния с алендронатом в воде, мицеллярных рас-
творах Бридж 35 и среде вода—этанол нами
был использован метод конкурентной рН-ме-
трии. Комплексы МеНL, MeH2L (заряды ком-
плексов не приведены) образуются во всех изу-
ченных системах. Кроме того, в мицеллярных
растворах Бридж 35 из-за преобладания депро-
тонированного аниона L4- уже при рН 8.6 зафик-
сировано образование комплексов МеL (рис. 3).
Логарифмы констант устойчивости комплексов,
соответствующие уравнениям реакций, приве-
денным ниже, представлены в табл. 3.
Me + L MeL, βMel = [MeL]
[Me][L] ;
Me + HL MeHL, βMeHL = [MeHL]
[Me][HL] ;
Me + H2L MeH2L, βMeH2L =
[MeH2L]
[Me][H2L]
.
В смешанном растворителе вода—этанол на-
блюдается увеличение устойчивости комплекcов
кальция и магния с алендронатом, что согласуется
с общими закономерностями влияния смешанных
растворителей на комплексообразование метал-
лов с анионами многоосновных органических кис-
лот. В то же время в мицеллярной среде Бридж 35
наблюдается увеличение устойчивости комплекса
МеН2L и уменьшение устойчивости комплекса
МеНL, что свидетельствует о специфике влияния
ультрамикрогетрогенной среды неионного ПАВ на
комплексообразование.
Долевые диаграммы распределения ионов ме-
таллов и комплексов в мицеллярной и водно-эта-
нольной среде значительно различаются. Так в вод-
но-этанольной среде в диапазоне рН от 4.6 до 8.0
преобладает комплекс МeH2L, в то время как в ми-
целлярной среде Бридж 35 области преобладания
комплексов МeH2L и МeНL очень узкие (рис. 3).
Результаты полуэмпирических квантово-хи-
мических расчетов (табл. 1) также подтверждают
Неорганическая и физическая химия
Рис. 3. Долевые диаграммы распределения комплексов
ионов кальция (а) и магния (б) с алендронатом в мицел-
лярных растворах Бридж 35 (пунктирная линия) и в сме-
шанном растворителе вода—этанол (сплошная линия).
Концентрации Ме и L — 1.00⋅10–3 моль/л.
Т а б л и ц а 3
Логарифм констант устойчивости комплексов каль-
ция и магния с алендроновой кислотой в водных,
мицеллярных растворах Бридж 35 и смешанном
растворителе вода—этанол
Комп-
лекс
Водный
раствор
0.10 М
KCl*
Водный
0.10 М
раствор
Бридж 35,
0.10 М KCl*
Вода–этанол 50 %
(по объему)
0.10 М
KCl*
0.10 М
NaCl**
CaH2L 2.35 ± 0.2 4.03 ± 0.10 5.2 ± 0.3 5.2 ± 0.1
CaHL 6.09 ± 0.11 5.29 ± 0.08 7.0 ± 0.4 6.6 ± 0.2
CaL — 7.85 ± 0.06 — —
MgH 2L 3.01 ± 0.15 3.59 ± 0.07 5.4 ± 0.2 5.1 ± 0.2
MgHL 6.62 ± 0.07 4.19 ± 0.07 6.9 ± 0.3 6.6 ± 0.3
MgL 8.29 ± 0.08 6.15 ± 0.05 — —
* Титрант — раствор KOH, ** NaOH.
78 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
большую устойчивость комплекса CaHL по срав-
нению с CaH2L. Интересно также, что более выго-
дным является координация ионами кальция ок-
сигрупп, которые соединены с различными атома-
ми фосфора, вследствие чего образуется более ус-
тойчивая симметричная структура (рис. 1, б). Это
согласуется с известными данными о координа-
ции дифосфоновых кислот другими металлами [27].
ВЫВОДЫ. Таким образом, данные о прото-
литических и комплексообразующих свойствах
алендроновой кислоты в водно-этанольной среде
и в мицеллярной среде Бридж 35 свидетельствуют
об отсутствии простой аналогии между влиянием
ультрамикрогетерогенной среды неионогенного
ПАВ и смешанных растворителей на равновесия
многоосновных кислот. В среде вода—этанол на-
блюдается рост рKа3 алендроновой кислоты, а
в мицеллярной среде Бридж 35 — уменьшение
рKа3 по сравнению с водными растворами. Во
всех случаях эффект ультрамикрогетерогенной
среды неионогенного ПАВ Бридж 35 выражен
гораздо сильнее, чем смешанного растворителя
вода—этанол, и требует дальнейшего изучения. В
смешанном растворителе вода—этанол устой-
чивость комплексов ионов кальция и магния с
алендронатом увеличивается по сравнению с во-
дным раствором, что согласуется с представле-
ниями о стабилизации менее заряженных форм
при уменьшении диэлектрической проницаемос-
ти среды (при объемной доле этанола 50 % в
смешанном растворителе диэлектрическая про-
ницаемость составляет 56.15). В то же время в
мицеллярной среде Бридж 35 устойчивость ком-
плексов МеН2L увеличивается, а комплексов
МеНL — уменьшается, что приводит к сужению
областей образования комплексов MeHL как для
ионов кальция, так и для ионов магния.
РЕЗЮМЕ. Отримано константи дисоціації 4-амі-
но-1-гідроксибутилідендифосфонової (алендронової) кис-
лоти, а також константи стійкості комплексів Ca2+ та
Mg2+ з алендроновою кислотою у воді, міцелярному
розчині Бридж 35 та змішаному розчиннику вода—
етанол. Напівемпіричними квантово-хімічними мето-
дами доведено більшу стійкість цвіттер-іонної фор-
ми алендронової кислоти, а також встановлено міс-
ця координації Ca2+. У міцелярному середовищі сила
алендронової кислоти за всіма дослідженими ступеня-
ми дисоціації збільшується, а у змішаному розчиннику
спостерігається збільшення рKа3 у порівнянні з водним
розчином. Стійкість комплексів Ca2+ и Mg2+ з ален-
дроновою кислотою зростає при переході від водного
розчину до середовища вода—етанол. Виявлені ефе-
кти впливу середовищ на протолітичні та комплексо-
утворюючі властивості свідчать про відсутність про-
стої аналогії між водно-органічними розчинниками
та ультрамікрогетерогенними міцелярними розчина-
ми неіонних ПАР.
SUMMARY. Dissociation constants of 4-amino-1-
hydroxybutylidenediphosphonic (alendronic) acid and sta-
bility constants of complex formation of Ca2+ and Mg2+ with
alendronic acid in water, micellar solution of Brij 35 and
mixed solvent water—ethanol were obtained. The higher
stability of zwitterionic form of alendronic acid was proved
and the places of Ca2+ coordination were determined by
using the semi-empirical quantum-chemical methods. The
strength of alendronic acid increases for all investigated
steps of dissociation in micellar medium, but in mixed sol-
vent the increasing of рKа3 is observed in comparison with
aqueous solution. In water—ethanol medium stability of
complexes of Ca2+ и Mg2+ with alendronic acid is increased.
The revealed effects of the solvents on protolytic properties
and complex formation denote the absence of simple analogy
between water-organic media and ultramicroheterogenous
micellar solutions of nonionic surfactants.
ЛИТЕРАТУРА
1. Fleisch Н., Graham R., Russell G., Francis Marion D. //
Science. -1969. -165. -P. 1262—1264.
2. Francis M arion D., Graham R., Russell G., Fleisch Her-
bert // Ibid. -1969. -165. -P. 1264—1266.
3. Матковская Т .А ., Попов К.И., Юрьева Э.А . Бисфос-
фонаты. Свойства, строение и применение в меди-
цине. -М .: Химия, 2001.
4. Fleisch Herbert. Bisphosphonates in bone deseases.
From the laboratory to the patient. -New York: Aca-
dem. Press, 2000.
5. Russell R.G.G., Rogers M .J. // Bone. -1999. -25, № 1.
-P. 97—106.
6. Grabenstetter R.J., Cilley W .A . // J. Phys. Chem. -1971.
-75. -P. 676—682.
7. Cong H.Le., Boichenko A.P., Levin I.V. et al. // J. Mol.
Liq. -2010. -154. -P. 76—81.
8. Матвеева А .Г., Пасечник М .П ., Петровский П .В.
и др. // Изв. АН СССР. Сер. хим. -2000. -№ 6.
-С. 1051—1063.
9. T reiner C . // J. Coll. Interf. Sci. -1983. -93, № 1.
-P. 33—42.
10. Boichenko A .P., Dung L .T .K., Loginova L .P. // J.
Sol. Chem. -2011. -DOI: 10.1007/s10953-011-9703-5.
11. L oginova L .P., Y ak ovleva E.Y u., Galat M .N ., Boi-
chenk o A .P . // J . M ol. L iq . -2009. -145. -P .
177—181.
12. Boichenko A .P., M arkov V .V ., Kong Н .Le et al. //
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2 79
Central European J. Chem. -2009. -7, № 1. -P. 8—13.
13. Bermudez-S aldana J.M ., Escuder-Gilabert L ., M edi-
na-Hernandez M .J. et al. // J. Chromatogr. B. -2007.
-852, № 1–2. -P. 353—361.
14. Torres-Cartas S ., M artyn-Biosca Y ., V illanueva-Cama-
сas R .M . et al. // Eur. J. Med. Chem. -2007. -42,
№ 11–12. -P. 1396—1402.
15. Gustavo Gonzalez A ., Herrador M . Angeles, Asuero
A.G. // Int. J. Pharm. -1992. -84. -P. R1—R4.
16. Альберт А ., Сержент Е. Константы ионизации
кислот и оснований. -Л.: Химия, 1964.
17. Сусленникова В.М ., Киселева Е.К. Руководство по при-
готовлению титрованных растворов. -Изд. 6-е, пе-
рераб. -Л .: Химия, 1978.
18. Холин Ю.В. Количественный физико-химический ана-
лиз комплексообразования в растворах и на поверх-
ности химически модифицированных кремнеземов:
содержательные модели, математические методы и их
приложения. -Харьков: Фолио, 2000.
19. Бугаевский А .А ., Никишина Л.Е., Мутин А .В. и др.
// Укр. хим. журн. -1990. -56, № 7. -С. 775—778.
20. Rocha G.B. et al. // J. Comp. Chem. -2006. -№ 27(10).
-Р. 1101—1111.
21. Матвеева А .Г., Пасечник М .П., Петровский П.В. и
др. // Изв. АН СССР. Сер. хим. -2000. -№ 6. -С.
1051—1063.
22. Бойченко А .П ., Марков В.В., Иващенко А .Л. и др.
// Вісн. Харків націон. ун-ту. Сер. Хімія. -Вип.
15(38). -2007. -С. 62—69.
23. Popov K., Niskanen E., Ronkkomaki H., Lajunen H.J.L .
// New J. Chem. -1999. -23. -P. 1209—1213.
24. Мчедлов-Петросян Н.О. Дифференцирование силы ор-
ганических кислот в истинных и организованных
растворах. -Харьков: Изд-во ХНУ им. В.Н . Кара-
зина, 2004.
25. M chedlov-Petrossyan N.O. // Pure Appl. Chem. -2008.
-80, № 7. -P. 1459—1510.
26. Логинова Л.П., Левин И.В., Матвеева А .Г. и др. //
Изв. АН СССР. Сер. хим. -2004. -№ 9. -С. 1919—1925.
27. Tsaryk N.V ., Kozachkova A .N., Trachevskii V .V. et
al. // Russ. J. Coord. Chem. -2008. -34, № 7. -P.
493—498.
Харьковский национальный университет им. В.Н . Каразина Поступила 05.07.2011
УДК 544.723.21
О.М.Пузій, О.І.Піддубна
КИСЛОТНО-ОСНОВНI ВЛАСТИВОСТI ФОСФОРОВМIСНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ АДСОРБЕНТIВ
Методом потенціометричного титрування дослідженo кислотно-основні властивості фосфоровмісних
вуглецевих адсорбентів, одержаних карбонізацією співполімеру стиролу та дивінілбензолу у присутності
фосфорної кислоти. Показано, що потенціометричне титрування у поєднанні з розрахунками розпо-
ділення поверхневих груп за константами дисоціації є ефективним методом дослідження кислотно-ос-
новних властивостей вуглецевих адсорбентів. З використанням цього методу виявлено, що фосфо-
ровмісні вуглецеві матеріали містять чотири типи поверхневих груп. У залежності від значення констан-
ти дисоціації поверхневі групи можуть бути віднесені до фосфоровмісних та сильнокислих карбокси-
льних; слабокислих карбоксильних; фосфоровмісних (друга константа дисоціації) та лактонних або
енольних та фенольних груп. При додатковому окисненні фосфоровмісного вугілля зростає загальна
концентрація поверхневих груп та виникає новий різновид поверхневих груп лактонно-енольного типу.
ВСТУП. Активоване вугілля є найуживані-
шим адсорбентом загального призначення. По-
рувате вугілля використовують як адсорбент у
харчовій промисловості, біотехнології, у сільсь-
кому господарстві, для захисту органів дихання
та у медицині. Вуглецеві адсорбенти застосовують
для розділення речовин, зберігання метану та
водню, як електродні матеріали у літій-йонних
акумуляторах, суперконденсаторах та паливних
елементах. Вугілля також здавна використову-
ють як носій каталітично активних речовин.
Відомо, що властивості вуглецевих адсор-
бентів визначаються їх поруватою структурою та
хімією поверхні [1]. Так, наприклад, для фізичної
адсорбції важливими є розмір та об’єм пор [2, 3], а
для специфічної адсорбції, поверхневих реакцій
та хемосорбції важливу роль відіграє хімія по-
верхні [3]. Легкість, з якою вуглець вступає у вза-
ємодію з іншими елементами, визначає розмаїт-
тя модифікацій вуглецевих адсорбентів. Хімія по-
Неорганическая и физическая химия
© О.М .Пузій, О.І.Піддубна , 2012
80 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
|