хелаты

 Комплексоны, синтез и исследования которых начинались в ИРЕА в 1954 году, со временем превратились в одно из основных направлений научных работ института, получившее признание мировой научной общественности. В течение многих лет развитие этого направления возглавляли ведущие ученые института профессора Дятлова Нина Михайловна и Темкина Вера Яковлевна.

Термин «комплексоны» был предложен в 1945 году профессором Цюрихского университета Шварценбахом (1904-1978) для органических лигандов группы полиаминполиуксусных кислот, содержащих иминодиацетатные фрагменты, связанные с различными алифатическими и ароматическими радикалами. В настоящее время этим термином пользуются для определения широкой группы органических молекул, в состав которых входит большое число основных и кислотных донорных центров, расположенных таким образом, что при взаимодействии их с катионами металлов замыкаются не менее двух циклов, обеспечивающих образование высокоустойчивых комплексных соединений. Комплексоны относят к хелатообразующим лигандам (хелантам), а их комплексные соединения, комплексонаты, – к хелатам. Основным свойством подобных соединений является способность образовывать с большинством ионов металлов в водных растворах комплексонаты такой устойчивости, что соответствующий катион не обнаруживается при помощи классических аналитических методов.

В период 1968-1970 гг. работы института в области комплексонов перешли от рутинного синтеза к качественно новому этапу – созданию целевых продуктов с заданными свойствами, которым предшествовали глубокие теоретические разработки, основанные на богатейшем экспериментальном материале. Это явилось решением одной из важнейших задач координационной химии – создание комплексных соединений с заданной устойчивостью, реакционной способностью, растворимостью, физическими, электрохимическими параметрами и т.п., которые определяются структурой молекулы лиганда и образуемых им комплексов. При получении реагентов, селективных в отношении отдельных катионов металлов, специальное построение хеланта осуществляется с учетом полного комплекса предполагаемых свойств лиганда, свойств конкретного катиона и возможной структуры образуемого хелата. При этом немаловажное значение имеет изменение электронного состояния в узлах, ответственных за координацию, и жесткость системы.

На практике конструирование молекулы лиганда осуществляется включением в систему различных комплексообразующих фрагментов: иминодиацетатных, гидроксильных, иминоалкилфосфоновых и других, функционально-аналитических группировок, гетероатомов и т.д

Такой подход к проблеме создания новых комплексонов дал возможность разработчикам целенаправленно создавать комплексоны с индивидуальным набором заданных свойств для решения проблем определенных специфических областей науки, техники и современного производства.

Заведующая лабораторией, доктор химических наук Нина Владимировна Цирульникова крупный специалист в области синтеза, разработки и внедрения технологических процессов получения подобных комплексонов. Исследования, проводимые под её руководством, позволили освоить в промышленном масштабе серию практически ценных лигандов, комплексов и композиций на их основе для решения важных народно-хозяйственных проблем: лечения хлороза растений и анемии пушных зверей, диагностики и лечения некоторых заболеваний, улавливания сероводорода – отходящего газа химических и коксохимических производств, определения и разделения редкоземельных элементов, создания рентгеновских и фототехнических пленок, стабилизации перекисных соединений и изделий парфюмерной промышленности, определения катионов металлов, некоторых специальных проблем (устранение последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, пилотируемые полеты космических аппаратов «СОЮЗ» и т. д.).

В ИРЕА были проведены работы по созданию технологических процессов производства и организации серийного выпуска большой группы практически ценных комплексонов и их производных, среди которых оксиэтилиминодиуксусная кислота для стабилизации парфюмерных изделий; натриевые соли диэтилентриаминпентауксусной кислоты и о-оксифенилиминодиуксусная кислота для обработки рентгеновских и фотохромных технических пленок; железный (III) комплекс диэтилентриаминпентауксусной кислоты; диангидрид диэтилентриаминпентауксусной кислоты для создания диагностических препаратов; гексаметилендиаминтетрауксусная кислота и о-крезолфталеин- комплексон для аналитических целей; диметиловый эфир иминодиуксусной кислоты для создания монофункциональных хелоновых смол и др.

Большой практический интерес представляют исследования, проводимые Н.В. Цирульниковой и связанные с созданием и внедрением ресурсосберегающей технологии ингибирования отложений минеральных солей и коррозии металла в системах водопользования металлургических предприятий.

В результате этих исследований было создано крупнотоннажное отечественное производство высокоэффективного ингибитора ИОМС-1, применение которого на 76 металлургических комбинатах СССР позволило получить значительный экономический эффект и исключить использование импортных реагентов.

Исследования, проводимые лабораторией комплексонов и комплексонатов, внесли вклад в фундаментальные основы синтеза комплексонов – синтонов, реакционноспособных комплексонов карбоксиалкилированием алифатических аминов монохлоруксусной кислотой в присутствии щелочноземельного металла- комплексообразователя в качестве нейтрализующего и конденсирующего агента. В этом случае удалось изменить скорости консекутивно идущих реакций присоединения карбоксиметильных групп и остановить процесс на промежуточной стадии образования комплексонов в ряду вторичных аминов.

Разработанные на основе выявленных закономерностей оптимальные методы получения ряда комплексонов и их производных, содержащих реакционноспособную вторичную аминогруппу, сделавшие такие реагенты абсолютно доступными, позволили реализовывать некоторые из них на экспорт (иминодиметилфосфоновая и этиленлдиамин-N,N’ –диуксусная кислоты, диметиловый эфир иминодиуксусной кислоты и др.)

Благодаря полученным результатам становится возможным безгранично расширять ассортимент подобных комплексонов-синтонов для создания практически ценных реагентов с заданными свойствами. Работы в этом направлении в настоящее время продолжаются.


Распечатать