CC BY
35
№ 6 (60)
июнь, 2019 г.
ИК СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЗОТ И ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕГО ПОЛИМЕРНОГО ЛИГАНДА
Касимов Шерзод Абдузаирович
старший преподаватель, Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез E-mail: [email protected]
Тураев Хайит Худайназарович
д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез E-mail:[email protected]
Джалилов Абдулахат Турапович
профессор, д-р хим. наук, директор Государственного унитарного предприятия Ташкентского научно- исследовательского института химической технологии, Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинскийр-н, п/о Ибрат.
E-mail: [email protected]
Чориева Нигора Бароталиевна
заведующий кафедры Термезского филиала Ташкентского государственного технического
университета имени И. Каримова, Узбекистан, г. Термез
Амонова Нодира Давлатовна
старший преподаватель, Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез
IR SPECTROSCOPIC INVESTIGATION AND QUANTUM CHEMICAL CHARACTERISTICS OF NITROGEN AND PHOSPHORUS CONTAINING POLYMERIC LIGAND
Sherzod Kasimov
Senior Lecturer, Termez State University, Uzbekistan, Termez
Khayit Turaev
Doctor of Chemical Sciences, professor, Termez State University,
Uzbekistan, Termez
Abdulakhat Dzalilov
Professor, Doctor of Chemical Sciences, Director of the State Unitary Enterprise of the Tashkent Scientific-Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent region, Zangiota district, p / o Ibrat.
Nigora Chorieva
Head of the Termez branch of the I. Karimov Tashkent State Technical University,
Uzbekistan, Termez
Nodira Amonova
Senior Lecturer, Termez State University, Uzbekistan, Termez
АННОТАЦИЯ
В статье изучено ИК спектр и квантово-химические характеристики полимерного лиганда на основе карбамида, формальдегида, ортофосфорной кислоты. Проведены исследований квантово-химическими
Библиографическое описание: ИК спектроскопические исследование и квантово-химические характеристики азот и фосфорсодержащего полимерного лиганда // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Касимов Ш.А. [и др.]. 2019. № 6(60). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/7400
жД UNIVERSUM:
№ 6 (60)_ЛД химия и биология_июнь. 2019 г.
полуэмпирическими методами АМ-1, PM3, MNDO электронное строение одного мономерного звена синтезированного полимерного лиганда. Определены строения лиганда и его координационного соединения с меди (II) по результатам проведенного исследований.
ABSTRACT
The article studies the IR spectrum and quantum-chemical characteristics of a polymer ligand based on urea, formaldehyde, orthophosphoric acid. The quantum-chemical semi-empirical methods AM-1, PM3, MNDO have been used to study the electronic structure of one monomer unit of the synthesized polymer ligand. The structures of the ligand and its coordination compound with copper (II) were determined according to the results of the conducted research.
Ключевые слова: ИК спектроскопия, квантово-химические характеристики, полимерный лиганд, полуэмпирические методы АМ-1, PM3, MNDO, координационный соединения меди (II).
Keywords: IR spectroscopy, quantum chemical characteristics, polymer ligand, semi-empirical methods AM-1, PM3, MNDO, coordination copper (II) compounds.
Введение. Полимерные сорбенты являются очень важными в качестве хелатообразующих лиган-дов. Синтез полимерных лигандов, а именно хелатоб-разующих сорбентов, с их помощью разделение переходных металлов из растворов комплексообразу-юшими сорбционными методами, изучение состава, строения, физико-химических свойств координационных соединений образующихся в процессе сорбции, является одной из основных задач химической промышленности [1, с.32].
Синтез новых комплексообразующих полимерных лигандов на основе формальдегида и эпихлор-гидрина, исследование их состава, физико-химических свойств, эксплуатационные характеристики, также поиск конкретных объектов, используемых в практике для очищения сточных вод химической промышленности, в которых содержатся ионы металлов, имеет актуальное научное и практическое значение [2, с.27].
Экспериментальная часть. Соответственно, получены комплексообразующие полимерный ли-ганд на основе карбамида, формальдегида, ортофос-форной кислоты [3, с.120]. Лиганд - поли-2-оксо-1,3-ди(фосфоноксиметил)-5-Ы-метиламино-карбонил-1,3,5-триазин, на основе карбамида, формальдегида и ортофосфорной кислоты, синтезирован в мольных соотношениях 1:2,5:1 исходных веществ при температуре 80оС. По результатам элементного анализа -
найдено: C - 30,56%, H - 4,15%, N - 19,86%, P -11,23%, O - 34,53%; вычислено: C - 30,11%, H - 4,3%, N - 20,07%, P - 11,11%, O - 34,41%. (CvH^POeXn, n=1120-1150. В ИК-спектре лиганда идентифицированы следующие полосы поглощений: v(NH) 3439 см-1, Sas(CH2) 1457 см-1, v(C=O) 1640 см-1, v(P-O) 1119, 932 см-1.
Результаты и их обсуждение. Выбранные в качестве лиганда и координационные соединения лиганда характеризуются наличием нескольких потенциальных центров конкурентоспособных для координации к иону металла - атомы азотов и кислоро-дов. Поэтому необходимо было изучить квантово-хи-мическим методом характер распределения электронной плотности и эффективных зарядов на атомах в молекуле лиганда. В качестве примера приведены значения эффективных зарядов на донорных атомах в молекуле лиганда L.
Для решения поставленной задачи были выбраны полуэмпирические квантово-химические методы MNDO, PM3 и AM1 в программе Hyper Chem 8.01. Сопоставление значений электронных зарядов в молекула лиганда полученных при использовании расчетных методов показал, что при координации к комплексообразователю будут участвовать только те донорные атомы, отрицательный заряд на которых является самым высоким.
Атомы AM1, эВ MNDO, эВ PM3, эВ
8 N(nh) q -0,354 -0,399 -0,029
8 O1(poh) q -0,784 -0,451 -0,656
8 O2(poh) q -0,774 -0,448 -0,703
8 O1(c=o) q -0,393 -0,400 -0,394
8 O2(c=o) q -0,380 -0,355 -0,378
8 O1(coh) q -0,345 -0,338 -0,313
E -3303.9 (kcal/mol) -3254.0 (kcal/mol) -3326.4 (kcal/mol)
Таблица 1.
Значения эффективных зарядов на донорных атомах в молекуле лиганда
спп-1
Рисунок 1. ИК-спектр координационного соединений ^ (II) с лиганда
Таблица 2.
Сдвиги в ИК спектре координационного соединений ^ (II) с лиганда
Соединения v(С=O) см-1 Av, см-1 v(P-O), см-1 Av, см-1
L 1640 - 1119 -
L+ Cu (II) 1653 13 1042 23
Функционально активные фосфогруппы, содержащиеся в лиганде, имеют кислотные свойства. ИК-спектроскопическим методом анализа установлено образование координационных соединений лиганда с ионами ^ (II) за счет депротонизации фосфогруппы и аминогруппы содержащиеся в ли-ганде, при значении среды раствора рН=4-6.
В результате образования координационных соединений ионов ^ (II) с лигандом, интенсивность валентного колебания связи карбонильной и фосфорной группы, сдвигается на высокочастотные области (рис, табл. 2). Это указывает на то, что
координация к комплексообразователю
осуществляется через кислород карбоксильной группы. Таким образом, амидные и карбонильные группы в составе лиганда обеспечивают координацию иона металла, при этом образуются четырёхчленный металлохелат стабилизирующийся шестичленным хелатным кольцом (рис.2). Данные результаты подтверждают наши выводы полученные при зарядовом контроле донорных центров в полифункциональных полидентатных лигандах на основе квантово-химического расчета.
Выводы.
1. Синтезированы комплексообразующий полифункциональный полимерный лиганд - поли-2-оксо-
1,3-ди(фосфоноксиметил)-5-Ы-метиламино-карбонил-1,3,5-триазин и квантово-химическими полуэмпирическими методами АМ-1, PM3, MNDO
№ 6 (60)
исследовано электронное строение одного мономерного звена синтезированного полимерного лиганда и определены предпочтительные центры координации в полидентатного полифункционального лиганда. Показано, что потенциально восьмидентатный ли-ганд должны проявлять тридентатность.
июнь, 2019 г.
2. Методом ИК-спектроскопии установлено, при значении рН=4-6 раствора происходит замещение протонов фосфогруппы лиганда ионами Си (II) и образование шести- и четырехчленного металлохелатов через амидо и карбонильные группы лиганда.
Список литературы:
1. Салдадзе К.М., Копылова - Валова В.Д. Комплексообразующие иониты.- М.: -Химия, -1980.- 336 с.
2. Эшкурбонов Ф.Б. Получение ионитов на основе реакции взаимодействия тиомочевины, эпихлоргидрина и различных аминов // Узб.хим.журн. - 2013. - №5. - С. 27-30.
3. Касимов Ш.А., Джалилов А.Т., Тураев Х.Х., Эшкурбонов Ф.Б. Синтез и исследование азот-, кислород-, фосфорсодержащего сорбента // Научный вестник СамГУ, г. Самарканд. -2017. -№1. -С. 120-124.
