CC BY
6CHEMICAL SCIENCES
DETERMINISTIC NATURE OF CHEMICAL OSCILLATIONS IN LEUCORIBOFLAVIN OXIDATION IN THE PRESENCE OF OXYGENATED IRON (II) COMPLEXES WITH DIMETHYLGLYOXIME AND BENZIMIDAZOLE
Gasanova K.M.
candidate of chemical sciences Dagestan State University, Makhachkala, M. Hajieva Street, 43a
Gasangadzhieva U.H. candidate of chemical sciences Dagestan State University
Etmisheva S.S.
Dagestan State University
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ ХАРАКТЕР ХИМИЧЕСКИХ ОСЦИЛЛЯЦИЙ ПРИ ОКИСЛЕНИИ ЛЕЙКОРИБОФЛАВИНА В ПРИСУТСТВИИ ОКСИГЕНИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА (II) С ДИМЕТИЛГЛИОКСИМОМ И БЕНЗИМИДАЗОЛОМ
Гасанова Х.М.
к.х.н.
Дагестанский государственный университет г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, 43а Гасангаджиева У.Г.
к.х.н.
Дагестанский государственный университет
Етмишева С.С.
Дагестанский государственный университет
Abstract
The deterministic nature of the redox process in the leukoriboflavin-riboflavin system was established in the presence of an oxygenated mixed ligand complex of iron (II) with dimethylglyoxime and benzimidazole as a catalyst; conditions of this process in oscillatory mode are determined. Аннотация
Установлен детерминированный характер окислительно-восстановительного процесса в системе лей-корибофлавин-рибофлавин в присутствии в качестве катализатора оксигенированного смешанолиганд-ного комплекса железа (II) с диметилглиоксимом и бензимидазолом; определены условия протекания данного процесса в колебательном режиме.
Keywords: Leukoriboflavin - riboflavin, oscillatory reactions, oxidation, oxygenated complexes, deterministic character, non-equilibrium dynamics, time series.
Ключевые слова: Лейкорибофлавин - рибофлавин, колебательные реакции, окисление, оксигениро-ванные комплексы, детерминированный характер, неравновесная динамика, временные ряды.
Двадцатый век стал свидетелем поворотного пункта в химической и биологической науках. Были открыты неизвестные до того времени колебательные химические реакции, которые обнаруживают неожиданные свойства и потребовали введения совершенно новых понятий для их интерпретации [1].
Впервые колебательную химическую реакцию, проявляющуюся в виде периодических вспышек при окислении паров фосфора, наблюдал еще Роберт Бойль в конце XVII века [2]. Однако исследования в этой области не развивались, поскольку химическая кинетика как наука не сформировалась, и ученые не могли прогнозировать, каким образом должны протекать химические реакции [2]. Возникновение термодинамики и химической кинетики во второй половине XIX века, положили
начало исследованию химических колебательных реакций и методам анализа и интерпретации полученных результатов [3]. Этот интерес к химическим колебаниям всегда в сильной степени определялся надеждой понять механизм ряда биологических процессов. Загадка «биологических часов» способствовала резкому увеличению исследований в области химических и биохимических колебаний [411].
В настоящее время известно [9], что многие химические системы могут проявлять при определенных внешних условиях признаки самоорганизации в виде образования пространственных и временных структур. Поэтому исследования, связанные с возникновением химических осцилляций является одной из актуальных проблем современной физической химии.
Опытным путем найдены условия проявления колебательного режима в системе рибофлавин - ок-сигенированные комплексы железа (II) с диметилг-лиоксимом (ДМГ) и бензимидазолом (БИА) и определены параметры химических осцилляций. На основе использования интегральной корреляционной функции аттрактора определены размерности фазового пространства и аттрактора, а также установлены типы реализуемых колебаний в рассматриваемой системе и их характеристики.
Все растворы готовились растворением точной навески в бидистилированной воде, рибофлавин растворяли в концентрированной HCl, ДМГ и БИА в этаноле; рН в системе устанавливали используя буфер глицин - HCl и контролировали при помощи иономера. Катализатор (кат) в виде комплексного соединения железа с ДМГ и БИА готовили в молярном соотношении Fe(П):ДМГ:БИА = 1:2:2 соответственно. При этом для каждой серии опытов использовали свежеприготовленный раствор катализатора.
Поведение системы при проведении эксперимента исследовалось путем наблюдения в течение некоторого конечного интервала времени изменения относительного потенциала в изучаемой окислительно-восстановительной системе, однозначно связанного с концентрациями реагирующих веществ (исходных и промежуточных) и продуктов реакции.
Для регистрации измерений потенциала в колебательной системе была использована установка, схема которой приведена ниже.
зимидазолом.
Принципиальная схема установки для регистрации колебаний
5 б
1 - жидкостной термостат; 2 -контактный термометр; 3 - электролитический ключ; 4 - электроды;
5 - предусилитель; 6 - самописец.
Способность рибофлавина к окислительно-восстановительным реакциям, обусловленная наличием лабильной азометиновой группировки, лежит в основе и биологической активности рибофлавина [12, 13].
Таким образом, имеющийся литературный материал показывает, что рибофлавин может участвовать в протекании окислительно-восстановительных процессов с участием молекулярного кислорода. При этом данные процессы могут протекать по сложному механизму с образованием промежуточных частиц типа радикалов и ион-радикалов, взаимодействие между которыми по различному пути, может привести к образованию временных и пространственных структур. Поэтому в качестве субстрата при исследовании возможности возникновения химических осцилляций при выполнении настоящей работы был выбран рибофлавин.
Работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию химических осцилля-ций, возникающих при жидкофазном окислении 7,8-диметил-10-(1-рибитила) (рибофлавина) в присутствии оксигенированных смешанолигандных комплексов железа (II) с диметилглиоксимом и бен-
Исследование процесса проводилось в стеклянном реакторе, состоящем из двух ячеек цилиндрической формы диаметром 37 мм и высотой 55 мм, соединенных между собой электролитическим ключом и помещенном в ультратермостат (точность термостатиррования 0,050С). В качестве ин-
ДЕ, mV
дикаторного был использован точечный платиновый электрод, а в качестве электрода сравнения -хлорсеребряный.
Экспериментальным путем было изучено влияние концентрации реагента и катализатора, рН и температуры (рис.1) на характер протекающих колебательных процессов в системе лейкорибофла-вин - рибофлавин.
600.00
400.00
200.00
0.00
0.00 2000.00 4000.00 6000.00 8000.00 10000.00
Рис. 1. Зависимость потенциала системы рибофлавин - оксигенированные комплексы железа (II) от времени: Сщ = 110-3 моль/л; Скат = 110-4 моль/л; рН = 3,6; / = 50 °С.
ния рибофлавина в присутствии в качестве катали-
Как показывают данные рис.1, изменение потенциала по времени носит периодический характер. Эти исследования позволяют заключить, что окислительно-восстановительный процесс окисле-
затора оксигенированных комплексов Бе (II) с ДМГ и БИА протекает в колебательном режиме.
Данные по индукционному периоду, частоте и максимальной амплитуде представлены в таблице 1.
Таблица 1
Основные характеристики колебаний при окислении рибофлавина в зависимости от концентрации реа-
Си, моль\л 5^10"4 8,7^10"4 МО"3 1,1-10"3
Индукционный период, мин. 28 15 7,5 11,5
Амплитуда, тВ 58 ± 3 64 ± 2 88 ± 3 60 ± 3
Частота:
VI, час-1 0,7 0,7 0,7 0,7
V2, час-1 - - 1,4 1,4
,отн.ед. - - 2/4 2/4
Как показывают полученные данные, зависимость амплитуды колебаний от исходной концентрации рибофлавина проходят через максимум, причем величина максимальной амплитуды зависит от концентрации рибофлавина. При сравнении данных эксперимента получено, что максимальная колебательная амплитуда соответствует концентрации рибофлавина 1 •Ю-3 моль/л.
Колебания представляют собой качественные характеристики динамической системы. Количественные аспекты колебаний, такие, как амплитуда и период, позволяют получить детальную информацию о каждом отдельном колебании.
Из полученных результатов следует, что с увеличением температуры величины амплитуды коле-
баний уменьшаются, а индукционный период растет, а по основным частотам наблюдается двухча-стотный режим колебаний.
Таким образом, можно утверждать, что обнаружена ранее не изученная колебательная химическая реакция, которая протекает в гомогенной среде. Экспериментальные исследования показали, что химические осцилляции в системе рибофлавин - оксигенированные комплексы железа (II) с диме-тилглиоксимом и бензимидазолом реализуются при концентрацях рибофлавина в пределах Си- = 2,5-Ш-4 ^ 1,25-Ш-3 моль/л и катализатора: Скат = 5^10-5 ^ 2^10-4 моль/л; рН = 3,5 ^ 4,2 и температуры г = 48 - 55 °С.
References
1. Babloyants A. Molecules, dynamics and life. Introduction to the self-organization of matter. M.: World, 1990. 375 pages.
2. Mushtakova S.P. Oscillatory reactions in chemistry // Sorosovsky educational journal, 1997, No. 7. Page 31 - 36.
3. Vibrations and running waves in chemical systems / Ed. R. Field, M. Buger. M.: World, 1988. 720 pages.
4. Zhabotinsky A.M. Concentration fluctuations. M.: Science, 1974.
5. Garel D., Garel O. Oscillatory chemical reactions. M.: World, 1986. 149 pages.
6. Belousov B.P. Periodically acting reaction and its mechanism / B.C. Abstracts on radiation medicine for 1958 M.: Medizdat, 1959. Page 145 - 148.
7. Zhabotinsky A.M. Vibrations and waves in homogeneous chemical systems / V kn. Modern problems
of physical chemistry. M.: Chemistry, 1987. Page 6 -47.
8. Purmal A.P., Slobodetskaya E.M., Travin S.O. How substances turn. M.: Science, 1984.
9. Magomedbekov U.G. Oxidation of biosubstrates in oscillatory mode. Makhachkala: CPI DSU. 2002, 130 pages.
10. Magomedbekov W. G. Self-oscillation in the ascorbic system is dehydroascorbic acid in the presence of oxygenated Co (II) complexes // Bulletin Mosk. unta, ser. 2. Chemistry. T.42. № 2. Page 75 - 88.
11. Magomedbekov W. G. Chemical oscillations during the oxidation of hydroquinone in homogeneous catalytic systems // Zhurn. physical. chemistry, 2002. T. 76. № 4. Page 678 - 681.
12. Melentyeva G.A., Antonova L.A. Pharmaceutical chemistry. M.: Medicine, 1993. 576 pages.
13. Bessere Ausbeute bei Vitamin B2 - Herstellung // CITplus, 2001. № 4. River 8.
OBTAINING OF HYDROGEL POLYMER BY POLYMERIZATION OF HYDROLYZED POLYACRYLONITRILE WITH FORMALIN IN THE PRESENCE OF GLYCERIN
Sherkuziev D.
Ph.D., Associate Professor, Namangan Institute of Engineering and technology Mamadrakhimov A. Ph.D., Senior Researcher, Institute of Bioorganic Chemistry Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan
Aripov K.
Ph.D., Associate Professor, Namangan Institute of Engineering and technology Mutalliev L.
Master, National University of Uzbekistan
Namozaliev A.
student, Namangan State University Namangan, Uzbekistan
ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИМЕРА ГИДРОГЕЛЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЕЙ ГИДРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА С ФОРМАЛИНОМ В ПРИСУТСТВИИ ГЛИЦЕРИНА
Шеркузиев Д.Ш.
к.т.н., доцент, Наманганский инженерно-технологический институт Мамадрахимов А.А. к. х. н., с. н.с., Институт Биорганичекой химии АН Республики Узбекистан Арипов Х.Ш. к.х.н., доцент, Наманганский инженерно-технологический институт Муталлиев Л.
магистр, Национальный университет Узбекистана
Намозалиев А.
студент, Наманганский государственный университет
г. Наманган, Узбекистан
