Исследование взаимодействия малоновой кислоты с моноэтаноламином Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 541.123.3 + 66.096.4 + 539.27

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ С МОНОЭТАНОЛАМИНОМ

RESERCH OF MALONIC ACID AND MONOETHANOLAMINE INTERACTION А. Ю. Цыпленкова, О. В. Кольцова, Ю. Ю. Пыльчикова, В. Г. Скворцов A. Y. Tsyplenkova, O. V. Koltsova, Y. Y. Pylchikova, V. G. Skvortsov

ФГБОУВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева», г. Чебоксары

Аннотация. Методами физико-химического анализа изучено взаимодействие малоновой кислоты (МК) с моноэтаноламином (МЭА). Получен гидромалонат моноэтаноламмония, имеющий состав: CH2(COOH)2-NH2C2H4OH. Исследованы его структура и биогенные свойства. Установлено, что он обладает ростостимулирующим действием.

Abstract. The malonic acid (MA) and monoethanolamine (MEA) interaction has been researched with the help of methods of physical and chemical analysis. There has been obtained monoe-thanolammonium malonate of the following composition: CH2(COOH)2-NH2C2H4OH. The structure and biogenetic properties have been also researched. It has been established that it increases the germination power of plants.

Ключевые слова: малоновая кислота, моноэтаноламин, гидромалонат моноэтаноламмония, изотермическая растворимость, ростостимулирующее действие.

Keywords: malonic acid, monoethanolamine, monoethanolammonium malonate, isothermal solubility, growth-stimulating effect.

Актуальность исследуемой проблемы. Известно [2], что малоновая кислота обладает биологической активностью, входит в состав комплексных удобрений, пищевых добавок к кормам животных, участвует в синтезе витаминов Bi и В6, аминокислот, является стимулятором роста растений.

Моноэтаноламин используется для синтеза лекарственных препаратов, ПАВ, ингибиторов коррозии железа и его сплавов, стимуляторов роста растений, гербицидов, инсектицидов против колорадского жука [6]. Поэтому соединения, полученные на их основе, также должны обладать полезными свойствами [4], [5].

Материал и методика исследований. С целью получения комплексных соединений на основе малоновой кислоты и моноэтаноламина, а также поиска новых биологически активных препаратов нами изучена тройная система малоновая кислота - моноэтаноламин -вода при 25 °С. Исследование проводили методами изотермической растворимости, молярных отношений, изомолярных серий, а также денси-, рефракто- и рН-метрии [1].

Для опытов брали предварительно очищенные малоновую кислоту CH2(COOH)2 квалификации «х.ч.» и моноэтаноламин H2NC2H4OH марки «ч».

Изотермическую среду создавали в водном термостате 1ТЖ-0-03 с точностью ±0,1 °С. Равновесие в системе при постоянном энергичном перемешивании устанавливалось через 8-10 ч. Взятие проб жидких и твердых фаз производили фильтруя насыщенные равновесные растворы через стеклянный фильтр Шотта № 4. Плотность растворов измеряли пикнометрически, показатель преломления - на рефрактометре ИРФ-454Б, рН -милливольтметром рН-121.

Химический анализ жидких и твердых фаз на малоновую кислоту проводили по-тенциометрическим титрованием, азот моноэтаноламина определяли по Кьельдалю. Составы кристаллизующихся твердых фаз устанавливали по методу «остатков» Скрей-немакерса.

Экспериментальные данные по растворимости и свойствам жидких фаз системы СН2(СООН)2 - Н^С2Н4ОН - Н2О при 25 °С представлены в табл. 1 и на рис. 1, 2.

Новое соединение, образующееся в системе, идентифицировали методами ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа.

ИК-спектры записывали на спектрофотометрах SPECORD-75IR и иЯ-20 в вазелиновом масле и в таблетках с бромидом калия.

Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили на дифрактометре ДРОН-3,0 (СиКа-излучение).

Результаты исследований и их обсуждение. Гетерогенные равновесия в тройной системе СН2(СООН)2 - ЩКС2Н4ОН - Н2О начали изучать со стороны малоновой кислоты. Из данных табл. 1 и рис. 1 видно, что при постепенном добавлении аминос-пирта (1-2 мл) к насыщенному раствору малоновой кислоты ее растворимость повышается и при дальнейшем добавлении небольшой порции моноэтаноламина твердая фаза исчезает, а система становится гомогенной и вязкой. При изотермическом испарении из этого раствора выпадают бесцветные кристаллы, содержащие 63,03 мас. % малоновой кислоты и 36,97 мас. % моноэтаноламина. Этот состав соответствует молекулярной формуле СН2(С00Н)2-Н2^2Н40Н.

Для исследования системы со стороны аминоспирта мы использовали его 75%-й раствор, к которому постепенно добавляли малоновую кислоту массой 1-2 г. Формирование твердой фазы при этом не наблюдалось, а раствор загустевал. При изотермическом испарении из этого раствора также выпали кристаллы. Химический анализ показал, что их состав идентичен приведенному выше.

Параллельно с растворимостью определяли плотность показатель преломления (п), рН, сумму молей солей на 1000 молей воды (Е) насыщенных равновесных растворов и строили их изотермы (рис. 2). Они изменяются в соответствии с характером диаграммы растворимости, подтверждая ее вид. Каждой фазе, возникающей в системе, соответствует своя ветвь на изотермах свойств.

Взаимодействие МК с МЭА параллельно исследовали методами изомолярных серий и молярных отношений. Для изомолярных растворов измеряли плотность, показатель преломления и рН среды. По полученным результатам строили изотермы свойств изомо-лярных серий, откладывая на оси ординат свойства (плотность, показатель преломления, рН), а на оси абсцисс - составы растворов. По излому изотерм находили состав соединения опуская перпендикуляр на ось абсцисс. Установлено, что в изомолярных растворах также образуется соединение с мольным соотношением МК:МЭА, равным 1:1.

Метод молярных отношений указывает на образование нового вещества СЩС00Н)2ВДС2Н40Н.

Рис. 1. Диаграмма растворимости системы СН2(СООН)2 - NH2C2H2OH- Н2О при 25°С

Рис. 2. Изотермы свойств насыщенных растворов системы CH2(COOH)2 -NH2C2H2OH-Н2О при 25°С

Таблица 1

Растворимость и свойства жидких фаз системы CH2(COOH)2 - H2NC2H4OH - Н2О при 25°С

№ Жидкая фаза, Твердый остаток,

мас. % Ъ n d pH мас. % Твердая фаза

точки МК МЭА МК МЭА

1 59,82 - 257,64 1,407 1,191 <0,1 100,00 - СН2(СООН)2

2 60,34 2,40 299,20 1,412 1,175 0,2 95,85 0,96 То же

3 62,13 5,44 381,10 1,422 1,165 0,9 92,30 1,15 То же

4 65,51 8,62 536,60 1,432 1,162 1,4 89,41 3,23 То же

5 67,05 10,24 641,60 1,441 1,160 2,0 - - Нет

6 30,04 38,45 525,04 1,436 1,004 7,3 - - То же

7 16,41 53,28 612,36 1,435 1,002 9,9 - - То же

8 - 75,00 885,23 1,434 0,980 12,8 - - То же

В целях идентификации вновь полученного соединения изучены рентгенометрические характеристики и ИК-спектры.

Данные РФА свидетельствуют о том, что кристаллы нового соединения по положению и интенсивности пиков резко отличаются от таковых исходного вещества - малоновой кислоты.

Наблюдаемые частоты поглощения в ИК-спектрах указывают на образование соли Аррениуса в результате перехода протона от карбоксильной группы кислоты к атому азота аминогруппы, т. е. гидромалоната моноэтаноламмония.

Изучено физиологическое действие растворов соединения CH2(COOH)2-NH2C2H4OH в лабораторных условиях на семена яровой пшеницы сорта «Московская 35». Опыты проводили согласно требованиям ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести» [3].

Выявлено, что обработка 0,001 %-м раствором комплекса СН2(СООН)2МН2С2Н4ОН значительно повышает энергию прорастания (ЭП) и лабораторную всхожесть (ЛВ) семян пшеницы сорта «Московская 35» III класса кондиционности (табл. 2).

Таблица 2

Результаты предпосевной обработки семян яровой пшеницы сорта «Московская 35» растворами малоновой кислоты, моноэтаноламина и малоната моноэтаноламмония

Вещество ЭП, % ЛВ, %

Н2О 48 72

СН2(СООН)2 58 81

Н2ЫС2Н4ОН 60 82

СН2(СООН)2- Н2ЫС2Н4ОН 64 88

Резюме. В результате исследования тройной системы СН2(СООН)2 - Н2КС2Н4ОН - Н2О получено новое соединение - гидромалонат моноэтаноламмония. Установлено, что оно обладает ростостимулирующим действием.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аносов, В. Я. Основы физико-химического анализа / В. Я. Аносов, М. И. Озерова, Ю. Я. Фиалков. -М. : Наука, 1978. - 504 с.

2. Пейве, Я. В. Микроэлементы - регуляторы жизнедеятельности и продуктивности растений / Я. В. Пейве. - Рига : Зинатне, 1971. - 249 с.

3. Радцева, Г. Е. Физиологические аспекты действия химических регуляторов роста на растения / Г. Е. Радцева, В. С. Радцев. - М. : Наука, 1982. - 147 с.

4. Скворцов, В. Г. Тройная система щавелевая кислота - моноэтаноламин - вода при 25 °С / В. Г. Скворцов, О. В. Кольцова и др. // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. - 2009. - № 2 (62). - С. 101-104.

5. Цыпленкова, А. Ю. Исследование взаимодействия янтарной кислоты с моноэтаноламином / А. Ю. Цыпленкова, В. Г. Скворцов и др. // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. - 2012. - № 2 (74). - С. 179-182.

6. Школьник, М. Я. Микроэлементы в жизни растений / М. Я. Школьник. - Л. : Наука, 1974. - 324 с.