Научная статья на тему 'Экстракция перхлоратов цинка и свинца диантипирилметанами и арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метанами'

Экстракция перхлоратов цинка и свинца диантипирилметанами и арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метанами Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
89
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКСТРАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ / ПРОИЗВОДНЫЕ ДИАНТИПИРИЛМЕТАНА / ПРОИЗВОДНЫЕ ДИПИРАЗОЛОНИЛМЕТАНА / EXTRACTION ABILITY / DIANTIPYRYLMETHANE DERIVATIVES / DIPYRAZOLONYLMETHANE DERIVATIVES

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Леснов Андрей Евгеньевич

Изучена экстракционная способность производных диантипирилметана и арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метанов на примере экстракции перхлоратов цинка и свинца в хлороформ и дихлорэтан. Цинк и свинец извлекаются из растворов с рН 4,8 и 5,8, соответственно, в виде комплекса состава [ML2](ClO4)2, где М = Zn2+; Pb2+, L - молекула реагента. Рассчитаны эффективные константы экстракции. Максимальной экстракционной способностью обладает диантипирилметан. Заместители у метиленового атома ухудшают экстракционные свойства. В случае производных фенилдиантипирилметана наблюдается корреляция между значениями констант экстракции и σ константами Гаммета заместителей в фенильном радикале. Уменьшение экстракционной способности производных диантипирилметана при введении заместителей к метиленовому атому углерода объясняется стерическими факторами. По данным квантовохи-мического расчета комплекс цинка с диантипирилметаном имеет тетраэдрическое строение, а в случае замещенных реагентов, менее характерное для атомов цинка - плоское. Производные диантипирилметана проявляют максимальную экстракционную способность в растворах дихлорэтана. Для реагентов второй группы наблюдается корреляция между значениями эффективных констант экстракции цинка и свинца со значениями σ констант Гаммета заместителей в фенильном радикале. Лучшим разбавителем является хлороформ. В отличие от производных диантипирилметана, которые лучше экстрагируют свинец, производные фенил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метана показали большую экстракционную способность по отношению к ионам цинка. Замена в первом положении пиразольного кольца алифатического гексильного заместителя на более электроотрицательные заместители - фенил- или 2-пиридил-, привела к ухудшению экстракционной способности. Извлечение ионов цинка и свинца фенил-ди-(5-гидрокси-3-метил-1-фенил-4-пиразолил)метаном и фенил-ди-(5-гидрокси-3-метил-1-(2-пиридил)-4-пиразолил)метаном практически отсутствует.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Леснов Андрей Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Extraction of lead and zinc perchlorates by diantipyrylmethanes and aryl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyrazolyl)methanes

The extraction ability of the diantipyrylmethane and aryl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyrazolyl)methane derivatives has been studied by the example of zinc and lead perchlorates extracted into chloroform and dichloroethane. Zinc and lead are extracted from solutions with pH 4.8 and 5.8, respectively, as a [ML2(ClO4)2 complex wherein M = Zn2+; Pb2+, L is the molecule of the reagent. The effective extraction constants were calculated. Diantipyrylmethane exhibits maximal extraction ability. The extraction properties are worsened by the substituents at the methylene atom. In the case of phenyldiantipitylmethane derivatives, a correlation between the values of the extraction constants and the Hammett σ constants of the substituents in the phenyl radical is observed. A decrease in the extraction ability of diantipyrylmethane derivatives with introducing of the substituents to the methylene carbon atom is explained by steric factors. In accordance with quantum-chemical calculation, the zinc complex with diantipyrylmethane has a tetrahedral structure but in the case of substituted reagents this structure is flat and less characteristic for zinc atoms. The diantipyrylmethane derivatives exhibit maximal extraction ability in dichloroethane solutions. For reagents of the second group, a correlation between the values of the effective extraction constants of zinc and lead with the values of the Hammet σ constants of substituents in the phenyl radical is observed. Chloroform appears to be the best diluent. Unlike diantipyrylmethane derivatives which extract lead better, phenyl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyrazolyl)methane derivatives show better extraction ability to zinc ions. Replacement of the aliphatic hexyl substituent in the first position of the pyrazole ring with more electronegative substituents, phenyl or 2-pyridyl-, leads to the worsening of extraction ability. Extraction of zinc and lead ions by phenyl-di-(5-hydroxy-3-methyl-1-phenyl-4-pyrazolyl)methane and phenyl-di-(5-hydroxy-3-methyl-1-(2-pyridyl)-4-pyrazolyl)methane is practically absent.

Текст научной работы на тему «Экстракция перхлоратов цинка и свинца диантипирилметанами и арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метанами»

Т 62 (3)

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИИ. Серия «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ»

2019

V 62 (3)

IZVESTIYA VYSSHIKH UCHEBNYKH ZAVEDENII KHIMIYA KHIMICHESKAYA TEKHNOLOGIYA

RUSSIAN JOURNAL OF CHEMISTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGY

2019

DOI: 10.6060/ivkkt201962fp.5775 УДК: 542.61:547.775

ЭКСТРАКЦИЯ ПЕРХЛОРАТОВ ЦИНКА И СВИНЦА ДИАНТИПИРИЛМЕТАНАМИ И АРИЛ-ДИ-(1-ГЕКСИЛ-5-ГИДРОКСИ-3-МЕТИЛ-4-ПИРАЗОЛИЛ)МЕТАНАМИ

А.Е. Леснов

Андрей Евгеньевич Леснов

Лаборатория органических комплексообразующих реагентов, Институт технической химии УрО РАН, ул. Академика Королева, 3, Пермь, Российская Федерация, 614013

Кафедра экологии, Пермский государственный аграрно-технологический университет им. академика Д.Н. Прянишникова, ул. Петропавловская, 23, Пермь, Российская Федерация, 614990 E-mail: [email protected]

Изучена экстракционная способность производных диантипирилметана и арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метанов на примере экстракции перхлоратов цинка и свинца в хлороформ и дихлорэтан. Цинк и свинец извлекаются из растворов с рН 4,8 и 5,8, соответственно, в виде комплекса состава [ML2](ClO4)2, где М = Zn2+; РЪ2+, Ь - молекула реагента. Рассчитаны эффективные константы экстракции. Максимальной экстракционной способностью обладает диантипирилметан. Заместители у мети-ленового атома ухудшают экстракционные свойства. В случае производных фенилдиан-типирилметана наблюдается корреляция между значениями констант экстракции и а константами Гаммета заместителей в фенильном радикале. Уменьшение экстракционной способности производных диантипирилметана при введении заместителей к мети-леновому атому углерода объясняется стерическими факторами. По данным квантовохи-мического расчета комплекс цинка с диантипирилметаном имеет тетраэдрическое строение, а в случае замещенных реагентов, менее характерное для атомов цинка - плоское. Производные диантипирилметана проявляют максимальную экстракционную способность в растворах дихлорэтана. Для реагентов второй группы наблюдается корреляция между значениями эффективных констант экстракции цинка и свинца со значениями а констант Гаммета заместителей в фенильном радикале. Лучшим разбавителем является хлороформ. В отличие от производных диантипирилметана, которые лучше экстрагируют свинец, производные фенил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)ме-тана показали большую экстракционную способность по отношению к ионам цинка. Замена в первом положении пиразольного кольца алифатического гексильного заместителя на более электроотрицательные заместители - фенил- или 2-пиридил-, привела к ухудшению экстракционной способности. Извлечение ионов цинка и свинца фенил-ди-(5-гид-рокси-3-метил-1-фенил-4-пиразолил)метаном и фенил-ди-(5-гидрокси-3-метил-1-(2-пи-ридил)-4-пиразолил)метаном практически отсутствует.

Ключевые слова: экстракционная способность, производные диантипирилметана, производные дипиразолонилметана

EXTRACTION OF LEAD AND ZINC PERCHLORATES BY DIANTIPYRYLMETHANES AND ARYL-DI-(1-HEXYL-5-HYDROXY-3-METHYL-4-PYRAZOLYL)METHANES

A.E. Lesnov

Andrey E. Lesnov

Laboratory of Organic Complexing Reagents, Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Akademika Koroleva st., 3, Perm, 614013, Russia

Department of Ecology, Perm State Agro-Technological University, Petropavlovskaya st., 23, Perm, 614990, Russia

E-mail: [email protected]

The extraction ability of the diantipyrylmethane and aryl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyrazolyl)methane derivatives has been studied by the example of zinc and lead perchlorates extracted into chloroform and dichloroethane. Zinc and lead are extracted from solutions with pH 4.8 and 5.8, respectively, as a [ML2(ClO4)2 complex wherein M = Zn2+; Pb2+, L is the molecule of the reagent. The effective extraction constants were calculated. Diantipyrylmethane exhibits maximal extraction ability. The extraction properties are worsened by the substituents at the methylene atom. In the case of phenyldiantipitylmethane derivatives, a correlation between the values of the extraction constants and the Hammett a constants of the substituents in the phenyl radical is observed. A decrease in the extraction ability of diantipyrylmethane derivatives with introducing of the substituents to the methylene carbon atom is explained by steric factors. In accordance with quantum-chemical calculation, the zinc complex with diantipyrylmethane has a tetrahedral structure but in the case of substituted reagents this structure is flat and less characteristic for zinc atoms. The diantipyrylmethane derivatives exhibit maximal extraction ability in dichloroethane solutions. For reagents of the second group, a correlation between the values of the effective extraction constants of zinc and lead with the values of the Hammet a constants of substituents in the phenyl radical is observed. Chloroform appears to be the best diluent. Unlike diantipyrylmethane derivatives which extract lead better, phenyl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyrazolyl)methane derivatives show better extraction ability to zinc ions. Replacement of the aliphatic hexyl substituent in the first position of the pyrazole ring with more electronegative substituents, phenyl or 2-pyridyl-, leads to the worsening of extraction ability. Extraction of zinc and lead ions by phenyl-di-(5-hy-droxy-3-methyl-1-phenyl-4-pyrazolyl)methane andphenyl-di-(5-hydroxy-3-methyl-1-(2-pyridyl)-4-pyrazolyl)methane is practically absent.

Key words: extraction ability, diantipyrylmethane derivatives, dipyrazolonylmethane derivatives

Для цитирования:

Леснов А.Е. Экстракция перхлоратов цинка и свинца диантипирилметанами и арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-ме-тил-4-пиразолил)метанами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. Вып. 3. С. 15-21 For citation:

Lesnov A.E. Extraction of lead and zinc perchlorates by diantipyrylmethanes and aryl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyrazolyl)methanes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 3. P. 15-21

ВВЕДЕНИЕ

Диантипирилметан (ДАМ) и его гомологи образуют в слабокислой среде, в основном, с жесткими по классификации Пирсона, многозарядными катионами металлов комплексы типа катионных хелатов [Мп+Ьп]Хп, где L - молекула ДАМ, а Х -однозарядный анион. Реагенты в этом случае выступают в роли нейтральных бидентатных лиган-дов, образующих восьмичленный цикл с катионом

металла. С уменьшением энергии гидратации аниона число извлекаемых в виде комплексов внедрения ионов металлов увеличивается с трех (Т^ Zr, Hf) из хлоридных растворов до тридцати из пер-хлоратных растворов. При этом выделяются комплексы внедрения не только 3-х и 4-х зарядных катионов, таких, как Sc3+, Ln3+, Zr4+, и др., но и 2-х зарядных - ^2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Mn2+ и др., для которых до использования перхлоратных растворов была известна только экстракция ацидоком-

плексов [1]. Перхлорат-ион практически не образует комплексов с катионами металлов, поэтому из перхлоратных растворов экстрагируются только катионные хелаты, в которых производные ДАМ выступают в качестве нейтрального лиганда. Поскольку координация катионов металлов происходит по атомам кислорода, то прочность комплексов и экстракционная способность реагентов должна зависеть от величины электронной плотности на координационных центрах.

Создание экстракционных реагентов требует понимания зависимости экстракционной способности органических соединений от их природы и электронного строения. Количественной характеристикой экстракционной способности является константа экстракции [2]. Расчет термодинамических констант экстракции требует учета активности всех компонентов системы, что часто бывает невыполнимо, а концентрационные константы не всегда адекватно описывают процесс. Поэтому целесообразно использовать эффективные константы экстракции, определяемые по закону действующих масс с учетом коэффициентов активности в водной фазе.

Для прогнозирования экстракционной способности используются корреляции константы экстракции с различными характеристиками строения реагентов, например, электроотрицательности групп заместителей, реакционные константы этих групп - с* Тафта, сР Кабачника и т.п. [3, 4], заряды на координационных центрах [5]. Однако этот подход не всегда приводит к положительному результату, поскольку на экстракцию, помимо ком-плексообразования, влияют стерические факторы [6] и процессы межфазного переноса.

На примере экстракции урана (VI) из перхлоратных [7], циркония [8] и скандия [9] из нафта-лин-2-сульфонатных растворов показано, что значения констант экстракции катионных комплексов с производными ДАМ резко уменьшаются при замене атома водорода у центрального углеродного атома метильным радикалом. Дальнейшее увеличение длины алкильного радикала оказывает гораздо меньшее влияние на экстракцию. Эта закономерность наблюдается и в экстракционных системах без органического растворителя, расслаивающихся на две жидкие фазы в результате химического взаимодействия между компонентами водного раствора [10, 11] или высаливания [12, 13].

Близкое производным ДАМ строение имеют производные ди-(1-фенил-5-гидрокси-з-метил-4-пиразолил)метана ДФПМ [14, 15]. Однако они

имеют существенные недостатки: низкую растворимость в малополярных растворителях, высокую растворимость в кислых и щелочных водных растворах. Представляло интерес изучить экстракционные свойства аналогичной группы реагентов, отличающихся тем, что в первом положении пира-зольного кольца фенильный радикал заменен алифатическим гексильным. Интерес обусловлен тем, что наличие алкильного радикала в молекуле, как было показано на примере 1-фенил- и 1-алкил-3-метилпиразол-5-онов [16-18], приводит к улучшению экстракционных свойств за счет увеличения гид-рофобности и, как следствие, к увеличению растворимости реагента и его комплексов с металлами в малополярных органических растворителях.

Представляло интерес изучить влияние строения реагентов на их экстракционную способность на примере извлечения перхлоратов цинка и свинца. Выбор указанных солей обусловлен тем, что для их водных растворов табулированы значения среднеионных коэффициентов активности (у±) [19], и в этом случае возможен расчет эффективных констант экстракции.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

В работе представлены данные по экстракции перхлоратов цинка и свинца следующими реагентами:

а) производные ДАМ: я

I

ей,

N

ей,

N ей,

СИ, N

R = H (ДАМ), СНз (МДАМ), н-СзН (ПДАМ), н-C6Hlз (ГДАМ), СбНз (ФДАМ), 4-ШзО-СбШ (4-СНзО-ФДАМ), 4-Бг-СбШ (4-Бг-ФДАМ).

б) производные фенил-ди-(1-гексил-5-гид-рокси-3-метил-4-пиразолил) метана (ФДГПМ), полученные конденсацией 1 -гексил-з-метил-2-пира-золин-5-она с соответствующим замещенным бен-зальдегида в этанольной среде [20]:

СИ.

я

СИ

" \\ I "

СИ,

С6И13

С6И13

R = СбН5 (ФДГПМ), 4-(Шз)2К-СбШ (4-(ШзЬК-ФДГПМ), 3-КО2-СбИ4 (з-Ш2-ФДГПМ), 4-СНзО-СбН4 (4-СНзО-ФДГПМ), 4-Бг-СбН4 (4-Бг-ФДГПМ).

В работе использовали свежеперегнанные дихлорэтан и хлороформ. Растворы перхлоратов цинка и свинца готовили нейтрализацией хлорной кислоты избытками соответствующих карбонатов металлов и выдерживанием раствора над осадком в течение 3-5 дней. Значение рН растворов перхлоратов цинка и свинца составило 4,8 и 5,6 соответственно. Титр растворов устанавливали комплек-сонометрически.

Экстракцию перхлоратов цинка и свинца проводили в делительных воронках 0,05 моль/л растворами реагентов в хлороформе или дихлорэтане в течение 5 мин при объемах фаз по 20 мл. Определение констант экстракции проводили при исходной концентрации перхлоратов цинка и свинца от 0,1 до 0,4 моль/л. Равновесную концентрацию металла в экстракте определяли двухфазным комплексонометрическим титрованием. Для чего после разделения фаз аликвоту экстракта переносили в колбу для титрования. При определении цинка приливали ~50 мл дистиллированной воды, 3-5 мл аммиачного буферного раствора и титровали при энергичном перемешивании 0,01 моль/л раствором ЭДТА с индикатором эриохром черный до голубой окраски водного слоя. Свинец определяли методом обратного титрования. К экстракту добавляли избыток ЭДТА, ~50 мл дистиллированной воды, 3-5 мл аммиачного буферного раствора и, после тщательного перемешивания в течение 1 -2 мин, титровали 0,01 моль/л раствором сульфата цинка в присутствии эриохрома черного до винно-красной окраски раствора.

Значения среднеионных коэффициентов активности перхлоратов цинка и свинца находили графической интерполяцией табличных данных [19].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Экстракция цинка и свинца ДАМ из пер-хлоратных растворов известна. Определен состав извлекаемого комплекса - [МЬ2](С104)2, где М = =2и2+; РЬ2+, Ь - молекула ДАМ [21]. Аналогичный состав имеют комплексы цинка и свинца, извлекаемые из перхлоратных растворов производными ФДГПМ. Однако подробно экстракция гомологами ДАМ и ФДГПМ не изучалась. Экстракция перхлоратов цинка и свинца растворами производных ДАМ и ФДГПМ в дихлорэтане или хлороформе происходит по координационному механизму: М2+ + 2СЮ4" + 2Цо) ^ [МЬ2](С104)2(о) Н+ + С104" + Ь(о) ^ ЬНС104(о)

Когда Сн+ << Сь и Сн+ << См2+, извлечением хлорной кислоты можно пренебречь и рассчитать

концентрационные константы экстракции (Кех)

по формуле:

К„ =-

D

4(Cl - 2CK )\CM - CK)2' где Cl - исходная концентрация реагента в экстра-генте, моль/л; Cm - исходная концентрация металла в экстракционной системе, моль/л; Ck - равновесная концентрация комплекса в экстракте, моль/л; D -коэффициент распределения элемента.

Значения эффективных констант экстракции (lg Kex) можно рассчитать по формуле:

V - Kex

Kex -— '

где у± - среднеионный коэффициент активности соответствующего перхлората металла.

В табл. 1-3 представлены результаты расчета эффективных констант экстракции различными реагентами.

Таблица1

Значения lg K перхлоратов цинка и свинца растворами диантипирилалканов в дихлорэтане (Р = 0,95) Table 1. Values of lg K of zinc and lead perchlorates by so-

M2+ ДАМ МДАМ ПДАМ ГДАМ

Zn2+ 4,5 + 0,1 (n = 8) 3,1 + 0,1 (n = 4) 2,9 + 0,1 (n = 4) 2,99 + 0,09 (n = 8)

Pb2+ 4,74 + 0,07 (n = 8) 3,3 + 0,3 (n = 4) 3,4 + 0,3 (n = 4) 3,3 + 0,3 (n = 4)

Для диантипирилалканов отсутствует корреляция между длиной алкильного радикала и экстракционной способностью. Максимальную экстракцию цинка и свинца обеспечивает ДАМ. Введение в молекулу метильного радикала резко ухудшает экстракционные свойства. Дальнейшее увеличение длины заместителя практически не влияет на экстракционную способность реагентов.

Таблица2

Значения lg К перхлоратов свинца и цинка растворами производных фенилдиантипирилметана в дихлорэтане (Р = 0,95; n = 4) Table 2. The values of the lg К of lead and zinc perchlorates by solutions of phenyldiantipyrylmethane de-

M2+ ФДАМ w-Br-ФДАМ И-СН3О-ФДАМ

Zn2+ 2,1 + 0,1 2,49+0,08 2,42+0,06

Pb2+ 4,6 + 0,2 4,4+0,1 5,10+0,04

В случае производных ФДАМ наблюдается корреляция между значениями констант экстракции и с константами Гаммета заместителей в фе-нильном радикале.

Для цинка:

18 Кех = -0,947 с + 2,14 (г = -0,9873).

Для свинца:

18 Кех = -1,475 с + 4,69 (г = -0,9782).

Производные ДАМ проявляют максимальную экстракционную способность в растворах дихлорэтана. При переходе к хлороформу экстракция элементов падает. Для цинка значение 18 Кет при использовании раствора ДАМ в хлороформе равно 0,9 ± 0,3 (Р = 0,95; п = 3), для свинца - 1,9 ± 0,4 (Р = 0,95; п = 3). В случае ДАГ значение 18 Кет

уменьшается до 0,5 ± 0,2 (Р = 0,95; п = 3) и 0,7 ± 0,2 (Р = 0,95; п = 3) для цинка и свинца соответственно.

Влияние заместителей в метиленовой группе производных ДАМ может быть объяснено по результатам полуэмпирического расчета строения реагентов методом РМ3. В случае незамещенного ДАМ комплекс с цинком имеет тетраэдрическое строение (рис. 1). Донорные атомы кислорода расположены в вершинах тетраэдра, внутри которого располагается атом цинка.

кислорода - координационные центры лигандов лежат практически в одной плоскости:

Рис. 2. Строение комплекса цинка с диантипирилэтаном Fig. 2. The structure of the complex of zinc with diantipyrilethane

Рис. 1. Строение комплекса цинка с диантипирилметаном Fig. 1. The structure of the complex of zinc with diantipyrylme-thane

Введение в молекулу ДАМ метильного радикала приводит к изменению пространственного строения образующегося комплекса (рис. 2). Комплекс из тетраэдрического превращается в плоский, менее характерный для атомов цинка. В этом случае атом комплексообразователь - цинк и атомы

Аналогичное, плоское строение имеет комплекс цинка с ФДАМ.

Противоположное действие растворители оказывают на экстракционные свойства производных ФДГПМ, для которых оптимальным разбавителем является хлороформ. Однако разница в экстракционной способности реагентов в растворах хлороформа и дихлорэтана незначительна. В случае экстракции перхлората цинка п-СНзО-ФДГПМ значения lg K составили 2,5 ± 0,2 и 2,4 ± 0,1 для

растворов реагента в СНС1з и C2H4CI соответственно.

За исключением экстракции цинка п-(СНз^-ФДГПМ, наблюдается удовлетворительная корреляция между экстракционной способностью и значениями с констант Гаммета заместителей в фенильном радикале (рис. 3).

Таблица 3

Значения lg K перхлоратов цинка и свинца растворами производных фенил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метана в хлороформе (n=5; P=0,95) Table 3. Values of lgK of zinc and lead perchlorates by

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

solutions of phenyl-di- (1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-py-

M2+ .-NO2-ФДГПМ n-CH3G-ФДГПМ п- (CH3)2N- ФДГПМ n-Br-ФДАМ ФДГПМ

Zn2+ 2,2 ± 0,2 2,5 ± 0,2 2,0 ± 0,2 2,3 ± 0,2 2,4 ± 0,2

Pb2+ 1,7 ± 0,3 2,3 ± 0,2 2,5 ± 0,3 2,0 ± 0,3 2,1 ± 0,2

2,6

-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 Значения констант Гаммета

0,8

Рис. 3. Влияние заместителей на экстракционную способность производных ФДГПМ по отношению к перхлоратам

цинка (1) и свинца (2) Fig. 3. Effect of substituents on the extraction ability of FDHPM derivatives with respect to zinc (1) and lead (2) perchlorates

Для цинка (без «-(СНз^К-ФДГПМ):

lg Кет = -0,306 c + 2,4 (r = -0,9852).

Для свинца:

lg Kex = -0,525 c + 2,1 (r = -0,9921).

Исключение из этого ряда п-(СНз):Н-ФД1 ПМ при экстракции цинка, по-видимому, связано с его легкой протонируемостью по диметиламиногруп-пе при значениях рН экстракции 4,8 из-за частичного перехода в протонированную форму. Прото-нированная диметиламино-группа обладает сильным отрицательным индукционным эффектом. По-

скольку протонирование не полное, то значение ^ Кех выпадает из корреляционного ряда. Экстракция свинца осуществлялась при более высоких значениях рН (5,6) и протонирования реагента не наблюдалось.

Изучение экстракции перхлоратов цинка и свинца аналогичными реагентами, имеющими в первом положении пиразольного кольца вместо гексильного заместителя более электроотрицательные заместители - фенил- или 2-пиридил-, показало, что извлечение ионов цинка и свинца фенил-ди-(5 -гидрокси-3 -метил-1 -фенил-4-пиразолил)ме-таном и фенил-ди-(5-гидрокси-3-метил-1-(2-пири-дил)-4-пиразолил)метаном практически отсутствует.

В отличие от производных ДАМ, которые лучше экстрагируют свинец, производные ФДГПМ показали большую экстракционную способность по отношению к ионам цинка.

ВЫВОДЫ

Экстракционная способность производных диантипирилметана при экстракции ионов металлов по координационному механизму в значительной степени зависит от стерических факторов. Максимальной экстракционной способностью обладает диантипирилметан. Заместители у метиле-нового атома ухудшают экстракционные свойства. В случае арилдиантипирилметанов и арил-ди-(1-гексил-5 -гидрокси-3 -метил-4-пиразолил)метанов наблюдается корреляция между значениями констант экстракции и с-константами Гаммета заместителей в фенильном радикале.

ЛИТЕРАТУРА

1. Петров Б.И. Диантипирилметаны как экстракционные реагенты. Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 11. С. 2051-2076.

2. Розен A.M., Крупнов Б.В. Зависимость экстракционной способности органических соединений от их строения. Усп. химии. 1996. Т. 65. № 11. С. 1052-1079.

3. Степанова М.А., Семенов С.А., Туранов А.Н. Прогнозирование экстракционной способности фосфиновых кислот по отношению к скандию с использованием кван-тово-химических методов. Журн. неорг. химии. 2010. Т. 55. № 3. С. 505-510.

4. Леснов А.Е., Павлов П.Т., Пустовик Л.В. 4-Ароил-1-гексил-3-метил-2-пиразолин-5-оны как экстракционные реагенты цинка. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2001. Т. 44. Вып. 4. С. 27-30.

5. Зарифянова М.З., Хуснутдинов, И.Ш., Аристов И.В., Грязнов П.И. Вафина С.Д., Константинова А.В. Нефтяные сульфоксиды. Сообщение 1. Установление квантово-химическими методами корреляционной зависимости заряда на атоме кислорода экстрагента и его экстракционной способности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2013. Т. 56. Вып. 3. С. 12-15.

REFERENCES

1. Petrov B.I Diantypyiilmethanes as extraction reagents. Zhurn. Anal. Khim. 1983. V. 38. N 11. P. 2051-2076 (in Russian).

2. Rozen A.M., Krupnov B.V. Dependence of the extraction ability of organic compounds on their structure. Usp. Khimii. 1996. V. 65. N 11. P. 1052-1079 (in Russian).

3. Stepanova M.A., Semenov S.A., Turanov A.N. Quantum-chemical prediction of the scandium extraction power of phos-phinic acids. Russ. J. Inorg. Chem. 2010. V. 55. N 3. P. 454-459.

4. Lesnov A.E., Pavlov P.T., Pustovik L.V. 4-Aroyl-1-hexyl-3-me-thyl-2-pyrazolin-5-ones as extraction reagents of zinc. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2001. V. 44. N 4. P. 27-30 (in Russian).

5. Zarifyanova M.Z., Khusnutdinov ISh., Aristov I.V., Grya-znov P.I., Vafina S.D., Konstantinova A.V. Petroleum sulfox-ides. Communication 1. Determination of the correlation dependence of the charge on the oxygen atom of the extractant and its extraction capacity by quantum-chemical methods. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 3. P. 12-15 (in Russian).

6. Борисова Н.Е., Решетова М.Д. Квантово-химическое моделирование строения диамидов 2,2'-бипиридин-6,6'-дикарбоновых кислот: корреляция экстракционной способности конформационного поведения лигандов. Изв. акад. наук. Сер. хим. 2015. Т. 64. № 8. С. 1882-1890.

7. Леснов А.Е., Шестакова Г.Е., Петров Б.И., Брызгалова Н.В. Экстракция ЩУП) производными диантипи-рилметана из перхлоратных растворов. Радиохимия. 2004. Т. 46. № 1. С. 34-37.

8. Денисова С.А., Леснов А.Е., Петров Б.И. Экстракция циркония диантипирилметаном и диантипирилгептаном в экстракционных системах различного типа. Изв. Алтай. гос. ун-та. 2014. № 3-1 (83). С. 177-181.

9. Денисова С.А., Головкина А.В., Леснов А.Е. Извлечение скандия диантипирилалканами из нафталин-2-суль-фонатных растворов в экстракционных системах различного типа.Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 2. С. 115-120.

10. Чегодаева С.В., Дегтев М.И., Аликина Е.Н. Теория и практика водных расслаивающихся систем, содержащих диантипирилалканы. Вестн. Перм. ун-та. Сер.: Химия. 2016. № 2 (22). С. 63-78.

11. Петров Б.И., Леснов А.Е., Денисова С.А. Фазовые и экстракционные равновесия в водных расслаивающихся системах с протолитическим взаимодействием. Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 6. С. 563-576.

12. Заболотных С.А., Леснов А.Е., Денисова С.А. Фазовые и экстракционные равновесия в системах вода - сульфонол - неорганическая кислота и вода - додецилсульфат натрия - неорганическая кислота. Журн. физич. химии. 2016. Т. 90. № 10. С. 1458-1464. Ш1: 10.7868/80044453716100319.

13. Заболотных С.А., Леснов А.Е., Денисова С.А. Гель-экстракция ионов металлов диантипирилалканами в водных расслаивающихся системах на основе алкилбензолсульфо-кислоты. Вода. Химия и экология. 2017. № 1. С. 73-79.

14. Дегтев М.И. Закономерности распределения хлоридных комплексов металлов с дипиразолонилалканами и их применение в аналитической химии. Вестн. Перм. унта. Сер.:Химия. 2011. № 1 (1). С. 15-29.

15. Дегтев М.И. Производные 1-фенил-3-метилпиразолона-5 как экстракционные реагенты ионов металлов из аммиачных, щелочных и кислых растворов. Вестн. Перм. унта. Сер.:Химия. 2012. № 1. С. 27-39.

16. Леснов А.Е., Москвитинова Т.Б., Сазонова Е.А. Экстракция галогенидных комплексов металлов 1 -фенил- и 1-гексил-3-метил-2-пиразолин-5-оном. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2003. Т. 46. Вып. 5. С. 31-35.

17. Леснов А.Е., Сазонова Е.А., Павлов П.Т. Строение и экстракционная способность 1 -алкил- и 1-фенил-3-метил-2-пира-золин-5-онов. Журн. общей химии. 2005. Т. 75. № 2. С. 326-330.

18. Леснов А.Е., Москвитинова Т.Б., Сазонова Е.А. Экстракция талия(Ш) 1-алкил- и 1-фенил-3-метилпиразол-5-онами из хлоридных и бромидных растворов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2007. Т. 50. Вып. 2. С. 96-100.

19. Справочник по электрохимии. Под ред. А.М. Сухотина. М.: Химия. 1981. 488 с.

20. Леснов А.Е., Павлов П.Т., Брызгалова Н.В. Экстракция таллия(1) арил-ди-(1-гексил-5-гидрокси-3-метил-4-пиразолил)метанами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2001. Т. 44. Вып. 3. С. 83-86.

21. Петров Б.И., Москвитинова Т.Б. Экстракция ионов цинка, кадмия, свинца и марганца из перхлоратных растворов диантипирилалканами. Журн. неорган. химии. 1981. Т. 26. N 10. С. 2802-2807.

6. Borisova N.E., Reshetova M.D. Quantum chemical modeling of 2,2'-bipyridine-6,6'-dicarboxylic acid diamide structures: a relationship between the extraction ability and conformational behavior of the ligands. Izv. Akad. Nauk. Ser. Khim. 2015. V. 64. N 8. P. 1882-1890 (in Russian).

7. Lesnov A.E., Shestakova G.E., Petrov BX, Bryzgalova N.V. Extraction ofU (VI) with diantipyrylmethane derivatives from perchlo-rate solutions. Radiokhim. 2004. V. 46. N 1. P. 34-37 (in Russian).

8. Denisova S.A., Lesnov A.E., Petrov B.L Extraction of zirconium by diantipyrylmethane and diantipyrylheptane in various types of extraction systems. Izv. Altay. Gos. Un-ta. 2014. N 3-1 (83). P. 177-181 (in Russian).

9. Denisova S.A., Golovkina A.V., Lesnov A.E. Extraction of scandium by diantipyrylalkanes from naphthalene-2-sul-fonate solutions in the extraction systems of different types. J. Analyt. Chem. 2015. V. 70. N 2. P. 107-112.

10. Chegodaeva S.V., Degtev MX, Alikina E.N. Theory and practice of water exfoliating systems containing diantipirilalkany. Vestn. Perm. Un-ta. Khimiya. 2016. Is. 2 (22). P. 63-78. (in Russian).

11. Petrov RX, Lesnov A.E., Denisova S.A. Phase and extraction equilibriums in aqueous segregable systems with protolytic interaction. Zhurn. Analyt. Khim. 2015. V. 70. N 6. P. 563-576 (in Russian). DOI: 10.1134/S1061934815040140.

12. Zabolotnykh S.A., Lesnov A.E., Denisova S.A. Phase and extraction equilibria in H2O - Sulfonol - HCl (H2SO4) and H2O - sodium dodecyl sulfate - HCl (H2SO4) systems. Russ. J. Phys. Chem. A. 2016. V. 90. N 10. P. 1942-1947. DOI: 10.1134/S0036024416100319.

13. Zabolotnykh S.A., Lesnov A.E., Denisova S.A. Gel extraction of metal ions with diantipirilalkanes in aqueous exfoliating systems based on alkyl benzene sulfonic acids. Voda. Khimiya Ekologiya. 2017. N 1. P. 73-79 (in Russian).

14. Degtev M.I. Regularities of distribution of chloride complexes of metals with dipyrazolonylalkanes and their use in analytical chemistry. Vestn. Perm. Un-ta. Khimiya. 2011. N 1 (1). P. 15-29 (in Russian).

15. Degtev MX Derivatives of 1-phenyl-3-methyl-pyrazolone-5 as extraction reagents metal ions from ammonia, alkali and acid solutions. Vestn. Perm. Un-ta. Khimiya. 2012. N 1 (5). P. 27-39 (in Russian).

16. Lesnov A.E., Moskvitinova T.B., Sazonova E.A. Extraction of halide metal complexes by 1-phenyl- and 1-hexyl-3-methyl-2-pyrazolin-5-one. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2003. V. 46. N 5. P. 31-35 (in Russian).

17. Lesnov A.E., Sazonova E.A., Pavlov P.T. Structure and Extractive Ability of 1-Alkyl- and 3-Methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-ones. Russ. J. General Chem. 2005. V. 75. N 2. P. 298-302.

18. Lesnov A.E., Moskvitinova T.B., Sazonova E.A. Extraction of thallium (III) 1-alkyl- and 1-phenyl-3-methylpyrazole-5-on from chloride and bromide solutions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2007. V. 50. N 2. P. 96-100 (in Russian).

19. Handbook on Electrochemistry. Ed. A.M. Sukhotin. M.: Khimiya. 1981. 488 p. (in Russian).

20. Lesnov A.E., Pavlov P.T., Bryzgalova N.V. Extraction of thallium (I) by aryl-di-(1-hexyl-5-hydroxy-3-methyl-4-pyra-zolyl)methanes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2001. V. 44. N 3. P. 83-86 (in Russian).

21. Petrov B.I., Moskvitinova T.B. Extraction of zinc, cadmium, lead and manganese ions from perchlorate solutions with diantipyrylalkanes. Zhurn. Neorg. Khim. 1981. V. 26. N 10. P. 2802-2807 (in Russian).

Поступила в редакцию (Received) 27.03.2018 Принята к опубликованию (Accepted) 22.01.2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.