Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии
Not a member yet
1367 research outputs found
Sort by
Гетерогенно-каталитическое восстановление замещенных 5-ацил-1,3-диоксанов
Get PDFObjectives. To study the hydrogenation of substituted 5-acyl-1,3-dioxanes in the presence of metal-containing catalysts (Pt/Re, Pd/C, Ni/kieselguhr, and Ni/Mo).Methods. In order to determine the qualitative and quantitative composition of the reaction masses, the following analysis methods were used: gas-liquid chromatography (using the Kristall 2000 hardware complex); mass-spectroscopy (using Chromatec-Kristall 5000M device with NIST 2012); nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometry (using Bruker AM-500 device with operating frequencies of 500 and 125 MHz).Results. Hydrogenation of substituted 5-acyl-1,3-dioxanes obtained by condensation of carbonyl compounds with paraformaldehyde and sulfuric acid was used to synthesize heterocyclic alcohols in the presence of metal-containing catalysts with a conversion of the initial ketones of 60–90% and a formation selectivity of target products of 70–90%. Substances were analyzed and confirmed by gas-liquid chromatography, mass spectrometry and NMR spectroscopy.Conclusions. The best catalyst for the reduction of substituted 5-acyl-1,3-dioxanes is Pd/C. By using this catalyst, it is possible to achieve a high selectivity for the formation of the corresponding heterocyclic alcohols at a conversion rate of the initial ketones of 60–90%.Цели. Изучить гидрирование замещенных 5-ацил-1,3-диоксанов в присутствии металлосодержащих катализаторов (Pt/Re, Pd/C, «Ni на кизельгуре», Ni/Mo).Методы. Для определения качественного и количественного состава реакционных масс были использованы следующие методы анализа: газожидкостная хроматография (на аппаратно-программном комплексе «Кристалл 2000»), масс-спектроскопия (на приборе «Хроматэк-Кристалл 5000М» с базой NIST 2012), и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия) (на приборе «BrukerAM-500» с рабочими частотами 500 и 125 МГц).Результаты. Гидрированием замещенных 5-ацил-1,3-диоксанов, полученных конденсацией карбонильных соединений с параформом с использованием серной кислоты, синтезированы гетероциклические спирты в присутствии металлосодержащих катализаторов с конверсией исходных кетонов 60–90% и селективностью образования целевых продуктов 70–90%. Вещества проанализированы и доказаны методами газожидкостной хроматографии, масс-спектрометрии и ЯМР-спектроскопии.Выводы. Установлено, что лучшим катализатором восстановления замещенных 5-ацил-1,3-диоксанов является Pd/C, позволяющий достичь высокой селективности образования соответствующих гетероциклических спиртов при конверсии исходных кетонов 60–90%
Получение производных замещенных фенолов с потенциальной антимикробной активностью
Get PDFObjectives. With the growing resistance of pathogenic microorganisms to antibiotics, the development of new antimicrobial drugs offering specific mechanisms of action becomes an urgent task. Only few antimicrobials offer a broad spectrum of activity against gram-positive and gram-negative bacteria, molds, and yeasts. In this regard, the purpose of the work was to develop methods for synthesizing biologically active derivatives of alkyl-substituted phenols (reactions at the hydroxy group) to study their biological effect.Methods. The synthesis of imidazole acetates of substituted phenols was carried out in two stages. At the first stage, the chloroacetyl derivative of the selected compounds was obtained, to which imidazole was then added. O-acylation reactions at the first stage of the synthesis were carried out under varying conditions. The first version of the synthesis was carried out using chloroacetyl chloride as an acylating agent together with a high-boiling solvent. In the second variant, chloroacetic anhydride was used, along with an attempt to replace the solvent with a low-boiling one. A thymol methoxy derivative was additionally synthesized by a known method using methyl iodide and varying the reaction parameters.Results. The parameters of chloroacetylation and methoxylation of aromatic alcohols were optimized with rational selection of solvents and the ratio of reagents in the reactions. Synthesized thymol (2-isopropyl-5-methylphenol) and propofol (2,6-isopropylphenol) derivatives contained imidazole as an additional pharmacophore with affinity for microorganism cell membrane proteins. A thymol methoxy derivative comprising an aromatic ether exhibiting increased hydrophobicity was also obtained. The synthesized compounds were characterized by NMR spectroscopy.Conclusions. Chloroacetyl derivatives of aromatic alcohols can be effectively synthesized by cooling the reaction mixture using an excess quantity of an acylating agent and increasing the reaction time (compared to literature data). The yield of thymol chloroacetate was 75%, while that of propofol chloroacetate was 30%. This can be explained by the sterically hindered reaction of the propofol alcohol group, which has isopropyl substituents at the second and sixth positions of the benzene ring.Цели. В связи с растущей резистентностью патогенных микроорганизмов к антибиотикам актуальной задачей является разработка новых противомикробных препаратов с уникальным механизмом действия. Немногие антимикробные препараты обладают широким спектром действия на грамположительные и грамотрицательные бактерии, плесени и дрожжи. В связи с этим, цель нашей работы – разработать способы синтеза биологически активных производных алкил-замещенных фенолов (реакций по гидроксигруппе) для исследования их биологического действия.Методы. Синтез имидазолацетатов замещенных фенолов проводился в две стадии. На первой стадии было получено хлорацетильное производное выбранных соединений, к которому далее присоединялся имидазол. Реакции O-ацилирования на первой стадии синтеза проводились в различных условиях. Первый вариант синтеза проводили с использованием хлорацетилхлорида в качестве ацилирующего агента и высококипящего растворителя. Во втором варианте использовали хлоруксусный ангидрид, и была предпринята попытка заменить растворитель на низкокипящий. Также было синтезировано метоксипроизводное тимола по известной методике, с применением метилйодида и варьирования параметров реакции.Результаты. Проведена оптимизация параметров хлорацетилирования и метоксилирования ароматических спиртов. Осуществлен подбор растворителей и соотношения реагентов в реакциях. Были синтезированы производные тимола (2-изопропил-5-метилфенола) и пропофола (2,6-изопропилфенола), содержащие имидазол в качестве дополнительного фармакофора, имеющего сродство к белкам клеточных мембран микроорганизмов. Также было получено метоксипроизводное тимола – ароматический простой эфир с повышенной гидрофобностью. Синтезированные соединения были охарактеризованы методом ЯМР-спектроскопии.Выводы. Синтез хлорацетильных производных ароматических спиртов при охлаждении реакционной массы с использованием избытка ацилирующего агента и увеличением времени реакции (по сравнению с литературными данными) является более предпочтительным. Выход хлорацетета тимола составил 75%, хлорацетата пропофола – 30%, что можно объяснить стерически затрудненным реагированием спиртовой группы пропофола, имеющего изопропильные заместители по 2 и 6 положениям бензольного кольца
Влияние природы эмульгатора и концентрации полимера на дисперсность и устойчивость искусственных полимерных суспензий на основе поликарбоната и полиметилметакрилата
Get PDFObjectives. To create stable artificial polymer suspensions with a positive charge of particles based on polycarbonate and polymethyl methacrylate using cationic surfactants and organosilicon surfactants.Methods. The size of droplets and polymer suspension particles was determined by photon correlation spectroscopy (dynamic light scattering) using a Zetasizer NanoZS laser particle analyzer (Malvern, UK).Results. Domestic cationic surfactants Katamin-AB and Azol-129 were found to be capable of producing stable artificial polycarbonate and polymethyl methacrylate suspensions. Based on the polymer, the optimal surfactant concentration was 6 wt %. The effect of polymer concentration in solution on the stability and particle size of final polymer suspensions was shown. It was determined that the polymer concentration in the solution should not exceed 10%. When obtaining a highly dispersed suspension during dispersion, a higher concentration causes an increase in the viscosity of emulsions. As a result of a synergistic effect formation, we used mixtures of cationic surfactants (Katamin-AB/Azol-138 and Azol-129/Azol-138) to enhance the stability of the final polymer suspensions. The optimal surfactant ratio was 9:1. The total concentration of the mixture is 10 wt %, based on the polymer. Polymer suspensions were stabilized with each of 2:1 mixtures of cationic surfactants Katamin-AB and Azol-129 withan organosilicon surfactant U-851. The total mixture concentration was 9 wt %, based on the polymer.Conclusions. New methods of producing artificial polycarbonate and polymethyl methacrylate suspensions in the presence of domestically produced cationic surfactants, as well cationicorganosilicon surfactants mixtures, were proposed. The colloidal-chemical properties of the obtained polymer suspensions were considered. It was found that using a 2:1 mixture of cationic and organosilicon surfactants produces polymer suspensions that are stable during production and storage.Цели. Создание агрегативно устойчивых искусственных полимерных суспензий с положительным зарядом частиц на основе поликарбоната и полиметилметакрилата с использованием катионных поверхностно-активных веществ (КПАВ), а также их смесей с кремнийорганическим поверхностно-активным веществом (КОПАВ).Методы. Размер капель и частиц полимерных суспензий определяли методом фотонной корреляционной спектроскопии (динамического светорассеяния) с помощью лазерного анализатора частиц Zetasizer NanoZS (Malvern, Великобритания).Результаты. Было установлено, что для получения устойчивых искусственных поликарбонатных и полиметилметакрилатных суспензий могут быть использованы отечественные КПАВ Катамин АБ и Азол-129. Оптимальная концентрация ПАВ составила 6 мас. % в расчете на полимер. Показано влияние концентрации полимера в растворе на устойчивость и размер частиц конечных полимерных суспензий. Определено, что концентрация полимера в растворе не должна превышать 10%. Дальнейшее повышение концентрации приводит к повышению вязкости эмульсий при получении высокодисперсной суспензии в процессе диспергирования. Использованы смеси КПАВ Катамин АБ/Азол-138 и Азол-129/Азол-138 для повышения устойчивости конечных полимерных суспензий за счет образования синергетического эффекта. Оптимальное массовое соотношение ПАВ составило 9:1. Общая концентрация смеси 10 мас. % в расчете на полимер. Получены полимерные суспензии, стабилизированные смесями КПАВ Катамин АБ/КОПАВ U-851 и КПАВ Азол-129/КОПАВ U-851 в соотношении 2:1 каждой смеси в расчете на полимер. Общая концентрация смеси составила 9 мас. % в расчете на полимер.Выводы. Предложены новые способы получения искусственных поликарбонатных и полиметилметакрилатных суспензий, полученных в присутствии КПАВ отечественного производства, а также их смесей и смесей КПАВ с КОПАВ. Рассмотрены коллоидно-химические свойства полученных полимерных суспензий и показано, что при использовании смеси КПАВ и КОПАВ, взятых в объемном соотношении 2:1, образуются устойчивые в процессе получения и хранения полимерные суспензии
Анализ ректификационного разделения смеси H2O–D2O на легкую и тяжелую воду методом математического моделирования
Get PDFObjectives. To apply an analytical method for the calculation of a distillation column for the production of D2O at a two-column Kuhn installation operating under vacuum: to simulate the Kuhn installation in the Hysys software; and to compare experimental and calculated data.Methods. Analytical method for the calculation of distillation columns “from stage to stage,” from the lower theoretical separation stage (TSS) to the upper stage. This method is based on phase equilibrium at the TSS with known data of input flows and component concentrations in the column bottoms. Hysys was used as modeling software.Results. Comparison of the calculation results with Kuhn’s experimental data testified to the high calculation accuracy of the vapor–liquid phase equilibrium for the H2O–D2O mixture at the TSS. The convergence of the D2O material balance for the entire installation was 0.005%. The identification parameter was the number of the column feed plate. Simulation of the Kuhn installation in the Hysys software showed a qualitative agreement of D2O concentrations in material flows. The UNIQUAC (UNIversal QUAsiChemical) model was used to calculate activity coefficients. The found values of the number of theoretical separation stages (NTSS) in both columns, were 88 and 153 taking into account the reboiler and condenser. This is less than the experimental 295 and 400, respectively. The discrepancy can be explained by the increased phase equilibrium H2O constant in the UNIQUAC model. However, the convergence of the material balance in terms of D2O was high and amounted to 1.38·10−6 %. The absolute error of the found concentrations in material flows did not exceed 0.12 mol %.Conclusions. The results obtained indicated the possible use of the Hysys modeling software when searching for and optimizing the operating mode of the block diagram of a cascade of distillation columns with direct and recycle flows to separate a mixture of water into light and heavy water. The final results obtained with regard to the operating mode, inlet and outlet material flows (flow rate, composition, temperature, and pressure drop across the column) are recommended for use in the analytical program for the calculation of the distillation column to refine the NTSS and distribution profile of the concentrations of the H2O and D2O components along the height of the column.Цели. Применение аналитического метода расчета ректификационной колонны для получения D2O в двухколонной установке Куна, работающей под вакуумом. Моделирование установки Куна в программной среде Hysys. Сравнение экспериментальных и расчетных данных.Методы. Аналитический метод расчета ректификационной колонны «от ступени к ступени» от нижней теоретической ступени разделения (ТСР) к верхней, основанный на фазовом равновесии на ТСР при известных исходных данных входных потоков и концентраций компонентов в кубе колонны. Среда моделирования Hysys.Результаты. Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными Куна свидетельствовало о высокой точности расчета равновесия фаз пар – жидкость для смеси H2O–D2O на ТСР. Сходимость материального баланса по D2O по установке в целом составила 0.005%. Параметром идентификации являлся номер тарелки питания колонны. Моделирование установки Куна в среде Hysys показало качественное согласование концентраций D2O в материальных потоках. Для расчета коэффициентов активности использована модель UNIversal QUAsiChemical (UNIQUAC). Найденные значения числа теоретических ступеней разделения (ЧТСР) в обеих колоннах с учетом ребойлера и конденсатора составляют 88 и 153, что меньше экспериментальных 295 и 400 соответственно. Расхождение объясняется повышенным значением константы фазового равновесия H2O модели UNIQUAC, однако сходимость материального баланса по D2O высокая и составляет 1.38·10−6 %. Абсолютная погрешность найденных значений концентраций в материальных потоках не превышает 0.12 мол. %.Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о возможном применении среды моделирования Hysys для поиска и оптимизации режима работы структурной схемы каскада ректификационных колонн с прямыми и рецикловыми потоками для разделения смеси воды на легкую и тяжелую воду. Полученные конечные результаты по режиму работы, входным и выходным материальным потокам (расход, состав, температура, перепад давлений по колонне) рекомендовано использовать в аналитической программе расчета ректификационной колонны для уточнения ЧТСР и профиля распределения концентраций компонентов H2O и D2O по высоте колонны
Валидация методики количественного определения наркотических и психотропных веществ в моче методом СВЭЖХ-МС/МС
Get PDFObjectives. To validate a new method for the quantitative determination of 31 potent and narcotic substances and their metabolites in urine that meets the requirements of ISO/IEC 17025 using a fast and highly sensitive method of chromato-mass spectrometry with a view to introducing such a method into the routine practice of the National Anti-Doping Laboratory of the Lomonosov Moscow State University (NADL MSU).Methods. Urine samples soldered with standard solutions were analyzed using ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UHPLC–MS/MS).Results. Diagnostic precursor/ion-product pairs and collision energies were established to allow unambiguous identification of the analyzed substances. During sample preparation, hydrolysis conditions were optimized. Selectivity, linearity, limits of qualitative determination, limit of quantitative determination (established under the contract with the customer firm), matrix effect, and measurement uncertainty were defined. Systematized data grouped by classes of analytes are given in the final table.Conclusions. The important advantages of the presented technique are the absence of complex and lengthy sample preparation, as well as the short time of the analysis method (about 10 min), which can significantly reduce duration along with labor and analysis costs. The addition of new analytes will ensure the versatility of the technique, as well as expanding its scope. Цели. Валидировать и ввести в рутинную практику НАДЛ МГУ новую, отвечающую требованиям ISO/IEC 17025, методику количественного определения 31 сильнодействующих и наркотических вещества и их метаболитов в моче с использованием быстрого и высокочувствительного метода хромато-масс-спектрометрии.Методы. Анализ спайкованных с растворами стандартов образцов мочи проводили методом сверхэффективной жидкостной хроматографии–тандемной масс-спектрометрии (СВЭЖХ-МС/МС).Результаты. В работе установлены диагностические пары прекурсор/ион-продукт и найдены энергии соударения, позволяющие однозначно идентифицировать анализируемые вещества; оптимизированы условия гидролиза при проведении пробоподготовки; определены селективность, линейность, предел качественного определения, предел количественного определения (установлен в рамках договора с фирмой-заказчиком), эффект матрицы и неопределенность измерения. Систематизированные данные приведены в итоговой таблице и сгруппированы по классам определяемых веществ.Выводы. Представленная методика обладает важными преимуществами – отсутствием сложной и продолжительной пробоподготовки, а также коротким временем метода анализа – около 10 мин, что позволяет существенно снизить трудозатраты, продолжительность и себестоимость анализа. Дополнение новыми определяемыми веществами обеспечит ее универсальность и позволит расширить область применения
Синтез новых фотоотверждаемых фосфорсодержащих олигоэфирметакрилатов со спейсером в структуре
Get PDFObjectives. To synthesize phosphorus-containing oligoestermethacrylates spatially separated by spacers of aliphatic or aromatic structure and evaluate their effect on photocuring kinetics.Methods. For determining the qualitative and quantitative composition of the synthesized compounds, the following methods were used: thin layer chromatography; chromatographic and mass spectrometry; infrared spectroscopy; 1H, 13C, 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy; differential scanning calorimetry. The dielectric loss tangent was determined on a specially designed optical cell with an ultraviolet (UV) light source to an immittance meter. Elemental analysis was performed on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer.Results. Spatially separated oligoestermethacrylates based on phosphorus trichloride containing aliphatic or aromatic spacers in the structure were synthesized. During the interaction of glycidyl methacrylate with phosphorus trichloride in the mass of the latter, reaction products were shown to be formed both according to the Krasusky rule from the side of the α-carbon atom, as well as against this rule with the formation of isomeric products. Obtaining these compounds in bulk is possible only in the presence of a homopolymerization inhibitor. The influence of the spacer structure on the curing rate of oligoestermethacrylates under the action of UV radiation has been established. It has been shown that the introduction of a spacer into the oligomer structure is accompanied by an increase in the induction period by a factor of 39 compared to a sample without a spacer.Conclusions. The results obtained indicate the possibility of obtaining new oligoestermethacrylates with aliphatic and aromatic spacers in the structure. The influence of the structure of the spacer on the kinetics of photocuring is determined.Цели. Синтез фосфорсодержащих олигоэфирметакрилатов, пространственно-разделенных спейсерами алифатического или ароматического строения, и оценка их влияния на кинетику фотоотверждения.Методы. Для определения качественного и количественного состава синтезированных соединений использованы: тонкослойная хроматография; хромато-масс-спектрометрия; инфракрасная спектроскопия; 1H, 13C, 31P спектроскопия ядерного магнитного резонанса; дифференциальная сканирующая калориметрия. Тангенс диэлектрических потерь определяли на специально разработанной оптической ячейке с УФ-источником света к измерителю иммитанса. Элементный анализ проводили на энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре.Результаты. Синтезированы пространственно разделенные олигоэфирметакрилаты на основе трихлорида фосфора, содержащие в структуре алифатический или ароматический спейсеры. Установлено, что при взаимодействии глицидилметакрилата с трихлоридом фосфора в массе последнего, образуются продукты реакции как по правилу Красуского со стороны α-углеродного атома, так и против правила с образованием изомерных продуктов. Получение данных соединений в массе возможно только в присутствии ингибитора гомополимеризации. Установлено влияние структуры спейсера на скорость отверждения олигоэфирметакрилатов под действием УФ-излучения. Показано, что введение спейсера в структуру олигомера сопровождается увеличением индукционного периода в 39 раз по сравнению с образцом, не содержащим спейсера.Выводы. Достигнутые результаты свидетельствуют о возможности получения новых олигоэфирметакрилатов со спейсерами алифатического и ароматического строения в структуре. Установлено влияние строения спейсера на кинетику фотоотверждения
Особенности синтеза сложных эфиров пентаэритрита и алифатических карбоновых кислот изомерного строения
Get PDFObjectives. Due to their structures, pentaerythritol esters have a number of appealing properties such as high viscosity index when used as oils and excellent compatibility with polyvinyl chloride when used as plasticizers. For the production of pentaerythritol and carboxylic acids, natural gas can be used as a feedstock, which implies a strategic development of the petrochemical industry, a decrease in the amount of gas used for combustion, and its applications for the production of chemical products.Methods. The synthesis process was conducted in a self-catalysis mode with excess acids in a molar ratio of 8:1 and in the presence of a solvent (toluene) of ~30% per reaction mass. This ensures a uniform distillation of the reaction water at a constant temperature of 100–110 °C, a decrease in the side reaction products, and an increase in process selectivity. The products from the reaction mass were isolated by vacuum distillation, and identification of all the synthesized tetraesters was performed by chromatography–mass spectrometry analysis.Results. This work proposes options for optimizing the conditions of the thermal esterification of pentaerythritol with isomeric monocarboxylic acids (isobutyric, isovaleric, pivalic, and 2-ethylhexanoic acids) that have different reactivities due to their structures. Methods for isolating tetraesters of pentaerythritol and corresponding acids have been developed. The characteristics of the main series of ions of tetraesters of pentaerythritol and aliphatic isomeric acids C4–C8 in the mass spectra were obtained.Conclusions. The yields of tetraesters were at 95%–96% of the theoretical value, and product purity was >99.6%. The resulting target products (tetraesters) were characterized by relative color stability, where the maximum degree of color after cleaning was less than 20 units according to Hazen (180 units for tetra-2-ethylhexnoate), which corresponds to the standards in GOST 29131-91 (ISO 2211-73). The esterification rates were compared, and it was shown that the quantitative yields of isomeric tetraesters at 100–110 °C were achieved in 12–15 h for isobutyric and isovaleric acids, 25–27 h for 2-ethyl-hexanoic acid, and ~40 h for pivalic acid. Цели. Сложные эфиры пентаэритрита за счет своей структуры обладают рядом привлекательных свойств: высоким индексом вязкости при их использовании в качестве масел и отличной совместимостью с поливинилхлоридными (ПВХ) полимерами при их использовании в качестве пластификаторов. При этом исходным сырьем для производства как пентаэритрита, так и карбоновых кислот может служить природный газ, что актуально с точки зрения снижения объемов газа, направляемого на сжигание, и его использование в производстве химической продукции. Цель работы – разработка новых методов синтеза тетраэфиров пентаэритрита и алифатических изомерных кислот С4–С8.Методы. Процесс проводили в режиме самокатализа при избытке кислоты в мольном соотношении 8:1, а также в присутствии растворителя (толуола) ~30% на реакционную массу, обеспечивающего равномерный отгон реакционной воды при постоянной температуре 100–110 °С, уменьшение продуктов побочных реакций и повышение селективности процесса. Продукты из реакционной массы выделяли методом вакуумной ректификации. Идентификация всех синтезированных тетраэфиров проведилась с использованием хроматомасс-спектрометрического анализа.Результаты. В работе предложены варианты оптимизации условий термической этерификации пентаэритрита изомерными монокарбоновыми кислотами (изомасляной, изовалериановой, пивалевой, 2-этилгексановой), обладающими за счет своей структуры различной реакционной способностью. Разработаны методики выделения тетраэфиров пентаэритрита и соответствующих кислот. Получены характеристики основных серий ионов тетраэфиров пентаэритрита и алифатических изомерных кислот С4–С8 в масс-спектрах.Выводы. В предложенных условиях проведения процесса выход тетраэфиров составил 95–96% от теоретического с чистотой не менее 99.6%. Полученные целевые продукты (тетраэфиры) характеризуются относительной цветостабильностью: максимальная степень окрашенности после очистки составляет не более 20 ед. по Хазену (для тетра-2-этилгексаноата – 180), что соответствует ГОСТ 29131-91 (ИСО 2211-73). Количественные выходы изомерных тетраэфиров при 100–110 °С достигаются: за 12–15 ч для изомасляной и изовалериановой кислоты, 25–27 ч для 2-этил-гексановой и ~40 ч для пивалевой кислоты
Гетерофазный синтез феррита кобальта
Get PDFObjectives. The study aimed to develop new methods for the synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4), which is a precursor for the synthesis of CoFe2O4-based functional materials, as well as to study the physicochemical properties of the obtained phases.Methods. Two methods were used for the synthesis of CoFe2O4: (1) heterophase interaction of hydrated iron oxide with cobalt(II, III) oxide and (2) heterophase interaction of hydrated iron oxide with an aqueous solution of cobalt(II) sulfate (CCo = 0.147 mol/L, solid/liquid = 1:43). In both cases, the precursor was hydrated iron oxide (Fe2O3, 84.4 wt %), which was obtained by the heterophase interaction of iron(III) chloride with a concentrated ammonia solution (6.0–9.5 mol/L). The resulting intermediate products were subjected to thermal treatment at 750 °C (synthesis 1) and at 900 °C (synthesis 2) for 10–30 h in increments of 10 h. The synthesized phases and products of their thermolysis were studied by differential thermal analysis and differential thermogravimetry (DTA–DTG), X-ray diffraction analysis (XRDA), and granulometry.Results. The hydrated iron oxide sample remained amorphous even up to the crystallization temperature of 445 °C, which corresponds to the exothermic effect on the DTA curve. Further heating led to the α-modification of iron(III) oxide of the hexagonal system (a = b = 5.037 ± 0.002 Å; c = 13.74 ± 0.01 Å), which has an average particle size of 1.1 μm. XRDA results showed that a synthesis temperature of 750 °C (synthesis 1) and a heat treatment duration of 30 h were sufficient for the formation of a single-phase cobalt ferrite (a = 8.388 ± 0.002 Å) with an average particle diameter of 1.9 μm. For synthesis 2, a higher temperature of 900 °C was used because sample weight loss (about 12.5%) was observed in the temperature range of 720–810 °C based on the DTA results, which was due to the removal of SO2 and SO3. Moreover, when synthesis temperature and duration were at 900 °C and 30 h, respectively, CoFe2O4 with a = 8.389 ± 0.002 Å was formed. The results of the granulometric analysis showed that particles of different diameters were formed. The smallest particle size (1.5 μm) of cobalt ferrite was obtained by the heterophase interaction of hydrated iron(III) oxide (Fe2O3, 84.4 wt %) with an aqueous solution of cobalt sulfate with CCo = 0.147 mol/L. Conclusions. Depending on the method used for the synthesis of cobalt ferrite, particles of different diameters are formed. The smallest particle size of cobalt ferrite was obtained from the heterophase interaction of hydrated iron(III) oxide with an aqueous solution of cobalt(II) sulfate.Цели. Разработка новых методов синтеза феррита кобальта (CoFe2O4), являющегося предшественником для синтеза функциональных материалов на его основе, а также исследование физико-химических свойств полученных фаз.Методы. Гидратированный оксид железа и феррит кобальта получали гетерофазным методом. Синтезированные фазы и продукты их термолиза изучали методами дифференциально-термического анализа и дифференциальной термогравиметрии (ДТА–ДТГ), рентгенофазового анализа (РФА) и гранулометрии.Результаты. В статье изложены результаты двух методов синтеза феррита кобальта (CoFe2O4) и исследования полученных фаз. В обоих случаях в качестве предшественника выступал гидратированный оксид железа(III) с содержанием Fe2O3 – 84.4 мас. %, полученный гетерофазным взаимодействием хлорида железа(III) с концентрированным раствором аммиака (6.0–9.5 моль/л). Первый способ заключался во взаимодействии гидратированного оксида железа(III) с оксидом кобальта(II, III), второй – во взаимодействии гидратированного оксида железа(III) с водным раствором сульфата кобальта(II) с концентрацией ССо = 0.147 моль/л (Т : Ж = 1 : 43). Получившиеся промежуточные продукты подвергали термической обработке при 750 °C (синтез 1) и 900 °C (синтез 2) в течение 10–30 ч с шагом 10 ч.Выводы. Феррит кобальта (CoFe2O4) получен двумя способами. С использованием комплекса методов (РФА, ДТА–ДТГ, гранулометрии) исследованы физико-химические свойства синтезированных образцов. Установлено, что гидратированный оксида железа(III) вплоть до температуры кристаллизации (445 °C), соответствующей экзотермическому эффекту на кривой ДТА, остается рентгеноаморфным. Дальнейшее нагревание его приводит к образованию α-модификации оксида железа(III) гексагональной сингонии (a = b = 5.037 ± 0.002 Å; c = 13.74 ± 0.01 Å), средний размер частиц которой равен 1.1 мкм. Согласно данным РФА, в синтезе 1 при 750 °C и продолжительности термообработки 30 ч образуется однофазный феррит кобальта (a = 8.388 ± 0.002 Å) со средним диаметром частиц 1.9 мкм. В интервале температур 720–810 °C в образце наблюдается убыль массы (около 12.5%), связанная с удалением SO2 и SO3. Поэтому в синтезе 2 температуру нагревания увеличивали до 900 °C. Показано, что при 900 °C и продолжительности синтеза 30 ч также образуется феррит кобальта (CoFe2O4) (a = 8.389 ± 0.002 Å). Результаты гранулометрического анализа указывают на зависимость диаметра образующихся частиц от способа получения феррита кобальта. Наименьший размер частиц (1.5 мкм) обнаружен у феррита кобальта, полученного гетерофазным взаимодействием гидратированного оксида железа(III) (Fe2O3 – 84.4 мас. %) с водным раствором сульфата кобальта с концентрацией С(Со2+) = 0.147 моль/л
Сравнение иодидов и полииодидов комплексов редкоземельных элементов с биуретом
Get PDFObjectives. Currently, several hundred polyiodide compounds have been synthesized and structurally characterized, but so far, no formation patterns for certain polyiodide ions have been revealed. The purpose of this work is to continue the search for formation regularities of polyiodides, including polyiodides of lanthanide complexes.Methods. Iodide and polyiodide of samarium complexes with biuret (BU), [Sm(BU)4]I3·BU·2H2O and [Sm(BU)4][I5][I]2, were first synthesized and characterized by X-ray diffraction analysis and infrared spectroscopy, respectively.Results. The obtained compounds complement the row of isostructural lanthanide (La–Gd) complexes. Structures of corresponding iodides and polyiodides were compared in detail. Both types of the compounds contain complex cations of the same composition; however, their structures differ significantly. The central atom coordination polyhedron can be described as a distorted square antiprism and a distorted dodecahedron, respectively. Even greater differences are observed in the outer sphere of complex compounds. The iodide compound crystals contain uncoordinated iodide ions, a biuret molecule and two water molecules. In the polyiodide compound, cations together with isolated I– ions form a three-dimensional framework with the channels, in which linear I5– ions are united in infinite linear chains by weak interactions.Conclusions. The replacement of an iodide ion with a polyiodide ion in complex compounds of lanthanides with BU leads to changes in both the inner sphere and the outer sphere of the cation complex, including the supramolecular level. The presence of iodine atom infinite linear chains in polyiodides allows expecting the presence of anisotropic electrical conductivity along this direction.Цели. В настоящее время синтезировано и структурно охарактеризовано несколько сотен полииодидных соединений, однако до сих пор не выявлено закономерностей образования тех или иных полииодид-ионов. Целью настоящей работы является продолжение поиска закономерностей образования полииодидов, в том числе полииодидов комплексов лантанидов.Методы. Впервые синтезированы и охарактеризованы методами рентгеноструктурного анализа и инфракрасной спектроскопии, соответственно, иодид и полииодид комплексов самария с биуретом (BU) состава [Sm(BU)4]I3·BU·2H2O и [Sm(BU)4][I5][I]2.Результаты. Полученные соединения пополняют ряд изоструктурных комплексов лантанидов от La до Gd. Проведено детальное сравнение структур иодидных и полииодидных соединений. Установлено, что оба типа соединений содержат комплексный катион одного состава, однако его строение существенно различается в иодидных и полииодидных соединениях. Координационный полиэдр центрального атома можно описать как искаженную квадратную антипризму и искаженный додекаэдр, соответственно. Еще большие различия наблюдаются во внешней сфере комплексных соединений. Кристаллы иодидного соединения содержат некоординированные иодид-ионы, молекулу BU и две молекулы воды. В полииодидном соединении катионы вместе с одиночными ионами образуют трехмерный каркас, в каналах которого находятся линейные ионы, объединенные слабыми взаимодействиями в бесконечные линейные цепи.Выводы. Замена иодид-иона на полииодид-ион в комплексных соединениях редкоземельных элементов с BU приводит к изменению как внутренней сферы катионного комплекса, так и внешней сферы, включая супрамолекулярный уровень. Присутствие бесконечных линейных цепей из атомов иода в структуре полииодидов комплексов лантанидов с BU позволяет ожидать наличие анизотропной электропроводности вдоль этого направления
Спектрометрия ионной подвижности N-метилимидазола и возможности его определения
Get PDFObjectives. To determine the ion mobility of N-methylimidazole, establish the structure of ions corresponding to characteristic signals, and determine the detection limit of N-methylimidazole on the ion-drift detector Kerber.Methods. Ion mobility spectrometry was used to study the ionization processes. The enthalpies of the reactions of monomer and dimer ions were calculated in the ORCA 4.1.1 software by the B3LYP density functional method with a set of basic functions 6-31G (d, p).Results. The drift time and ion mobility values of N-methylimidazole were determined. A method for mathematical processing of spectra and a program for its implementation was developed. The changing peculiarities of the ion mobility spectrum during measurement at a given time were studied. According to the interpretation of the spectrum signals, the structure of the generated ions was proposed, and the enthalpies of ion formation were determined.Conclusions. The characteristic signal of the N-methylimidazole ion protonated at the nitrogen atom of the pyridine type was revealed. It was found that two signals in the ion mobility spectra of N-methylimidazole correspond to the presence of the monomer and dimer ions. The detection limit of N-methylimidazole on the ion-drift detector Kerber was determined, amounting to 3 pg.Цели. Определение значений ионной подвижности N-метилимидазола. Установление строения ионов, соответствующих характерным сигналам. Определение предела обнаружения N-метилимидазола на ионно-дрейфовом детекторе Кербер.Методы. Метод спектрометрии ионной подвижности был использован для исследования процессов ионизации. Энтальпии реакций мономерных и димерных ионов расчитаны в программе ORCA 4.1.1 методом функционала плотности B3LYP с набором базисных функций 6-31G(d,p).Результаты. Определены значения времени дрейфа и ионной подвижности N-метилимидазола. Разработана методика математической обработки спектров и программа для ее реализации. Изучены особенности изменения характера спектра ионной подвижности в процессе измерения в данный момент времени. Предложено строение генерируемых ионов в соответствии с интерпретацией сигналов спектра. Определены энтальпии образования ионов.Выводы. Выявлен характеристический сигнал иона N-метилимидазола, протонированного по атому азота пиридинового типа. Установлено, что два сигнала в спектрах ионной подвижности N-метилимидазола соответствуют наличию мономерной и димерной формы ионов. Определен предел обнаружения N-метилимидазола на ионно-дрейфовом детекторе Кербер, составляющий 3 пг