Научная статья на тему 'СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ 5,7-ДИХЛОР-4,6-ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА В МИЦЕЛЛАХ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ'

СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ 5,7-ДИХЛОР-4,6-ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА В МИЦЕЛЛАХ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
68
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ / SUPRAMOLECULAR SYSTEMS / МИЦЕЛЛЫ / MICELLES / СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ / МОЛЯРНАЯ СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ / SOLUBILIZATION / 7-ДИХЛОР-4 / 7-DICHLORO-4 / 6-ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАН / MOLAR SOLUBILIZATION RATIO / КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИЦЕЛЛА-ВОДА / MICELLE-WATER PARTITION COEFFICIENT / ИОННЫЕ И НЕИОННЫЕ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА / IONIC / 6-DINITROBENZOFUROXAN / NONIONIC SURFACTANT

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Бакеева Роза Фаридовна, Вахитова Ольга Евгеньевна, Горбунова Татьяна Сергеевна, Сопин Владимир Федорович

Мицеллярные системы поверхностно активных веществ могут быть использованы для повышения растворимости плохо водорастворимых органических соединений, в том числе лекарственных веществ и их прекурсоров. В настоящем сообщении приводятся результаты изучения солюбилизации прекурсора лекарственного вещества 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана с применением спектрофото-метрического и тензиометрического методов в мицеллярных системах неионных поверхностно активных веществ - 4-(1,1,3,3-тетраметилбутилфеноксиполиэтоксиэтанола) (Tr X-100), цетилового эфира полиоксиэтилена (10) (Brij 56); катионного ПАВ - цетилтриметиламмония бромистого (ЦТАБ); анионного ПАВ - додецилсульфата натрия (ДСН). Солюбилизационная способность ПАВ рассмат-ривалась в терминах молярной солюбилизации (R m , s), коэффициента распределения мицелла-вода (К м) и свободной энергии солюбилизации ( QUOTE ). Эффективность солюбилизации мицеллами ПАВ 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана меняется в ряду: ДСН < ЦТАБ < Tr X-100 < Brij56. Отрицательные значения свободной энергии солюбилизации свидетельствуют об ее самопроизвольном характере. Проведенное сравнительное изучение поможет целенаправленно выбрать подходящую среду для органического синтеза с использованием 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана, а также для аналитических определений. Низкие значения критических концентраций мицеллообразования неионных ПАВ и невысокая токсичность, а также большая солюбилизационная емкость позволяют рекомендовать их для создания наноконтейнеров при конструировании средств доставки лекарственных веществ к мишени.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Бакеева Роза Фаридовна, Вахитова Ольга Евгеньевна, Горбунова Татьяна Сергеевна, Сопин Владимир Федорович

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

SOLUBILIZATION OF 5,7-DICHLORO-4,6-DINITROBENZOFUROXSAN IN SURFACTANTS MICELLES

Micellar systems of surfactants can be used for solubilization improvement of poorly water-soluble organic compounds, including medicinal substances and their precursors. Results of the solubilization study of the medicinal substance precursor 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzofuroksan are given. Speсtrophotometric and tenziometric methods were used for the analysis of the micellar systems of nonionic surfactants such as 4-(1,1,3,3-tetrametylbutylphenoxypolyethoxyethanol) (Tr X-100), polyoxyethylene (10) cetyl ether (Brij 56), cationic surfactant - cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), anionic surfactant - sodium dodecylsulphate (SDS). Solubilization ability of surfactant was considered in the terms of molar solubilization ratio (R m,s), the micelle-water partition coefficient (К м) and the free energy of solubilization ( QUOTE ). Solubilization effectiveness of surfactant micelles for 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzophuroxan varies among the following sequence: SDS < CTAB < Tr X-100 < Brij56. The negative values of the free solubilization energy testify to its spontaneous character. The fulfilled comparative study will help to choose targetly the suitable environment for organic synthesis with the use of 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzofuroxan, and also for analytical definitions. Low values of CMC of nonionic surfactants, their low toxicity and large solubilization capacity allow to recommend these surfactants for creation of nanocontainers at designing the delivery systems of medicinal substances to the target.

Текст научной работы на тему «СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ 5,7-ДИХЛОР-4,6-ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА В МИЦЕЛЛАХ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ»

УДК 544.351.3; 547.8; 544.7: 544.7-4: 544.773

Р. Ф. Бакеева, О. Е. Вахитова, Т. С. Горбунова, В. Ф. Сопин

СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ 5,7-ДИХЛОР-4,6-ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА В МИЦЕЛЛАХ

ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. К. Маркса, д. 68, 420015 Казань, Россия. E-mail: bakeeva@kstu.ru

Мицеллярные системы поверхностно активных веществ могут быть использованы для повышения растворимости плохо водорастворимых органических соединений, в том числе лекарственных веществ и их прекурсоров. В настоящем сообщении приводятся результаты изучения солюбилизации прекурсора лекарственного вещества 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана с применением спектрофото-метрического и тензиометрического методов в мицеллярных системах неионных поверхностно активных веществ - 4- (1, 1, 3, 3-тетраметилбутилфеноксиполиэтоксиэтанола) (Tr X-100), цетилового эфира полиоксиэтилена (10) (Brij 56); катионного ПАВ - цетилтриметиламмония бромистого (ЦТАБ); анионного ПАВ - додецилсульфата натрия (ДСН). Солюбилизационная способность ПАВ рассматривалась в терминах молярной солюбилизации (RmJ, коэффициента распределения мицелла-вода (К„) и

свободной энергии солюбилизации (AG°S). Эффективность солюбилизации мицеллами ПАВ 5,7-дихлор-4,6-

динитробензофуроксана меняется в ряду: ДСН < ЦТАБ < Tr X-100 < Brij56. Отрицательные значения свободной энергии солюбилизации свидетельствуют об ее самопроизвольном характере. Проведенное сравнительное изучение поможет целенаправленно выбрать подходящую среду для органического синтеза с использованием 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана, а также для аналитических определений. Низкие значения критических концентраций мицеллообразования неионных ПАВ и невысокая токсичность, а также большая солюбилизационная емкость позволяют рекомендовать их для создания наноконтейнеров при конструировании средств доставки лекарственных веществ к мишени.

Ключевые слова: надмолекулярные системы, мицеллы, солюбилизация, 5,7-дихлор-4,6-динитро-бензофуроксан, молярная солюбилизация, коэффициент распределения мицелла-вода, ионные и неионные поверхностно активные вещества.

DOI: 10.18083/LCAppl.2015.3.134

R. F. Bakeeva, O. E. Vakhitova, T. S. Gorbunova, V. F. Sopin

SOLUBILIZATION OF 5,7-DICHLORO-4,6-DINITROBENZOFUROXSAN IN SURFACTANTS MICELLES

Kazan National Research Technological University, K. Marx Str., 68, 420015 Kazan, Russia. E-mail: bakeeva@kstu.ru

Micellar systems of surfactants can be used for solubilization improvement of poorly water-soluble organic compounds, including medicinal substances and their precursors. Results of the solubilization study of the medicinal substance precursor 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzofuroksan are given. Speсtrophotometric and tenziometric methods were used for the analysis of the micellar systems of nonionic surfactants such as 4-(1,1,3,3-tetrametylbutylphenoxypolyethoxyethanol) (Tr X-100), polyoxyethylene (10) cetyl ether (Brij 56), cationic surfactant - cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), anionic surfactant - sodium dodecylsulphate (SDS). Solubilization ability of surfactant was considered in the terms of molar solubilization ratio (Rm,s), the micelle-water partition coefficient (Км) and the free energy of solubilization (AG°s). Solubilization effectiveness of

© Бакеева Р. Ф., Вахитова О. Е., Горбунова Т. С., Сопин В. Ф., 2015

surfactant micelles for 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzophuroxan varies among the following sequence: SDS < CTAB < Tr X-100 < Brij56. The negative values of the free solubilization energy testify to its spontaneous character. The fulfilled comparative study will help to choose targetly the suitable environment for organic synthesis with the use of 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzofuroxan, and also for analytical definitions. Low values of CMC of nonionic surfactants, their low toxicity and large solubilization capacity allow to recommend these surfactants for creation of nanocontainers at designing the delivery systems of medicinal substances to the target.

Key words: supramolecular systems, micelles, solubilization, 5,7-dichloro-4,6-dinitrobenzofuroxan, molar solubilization ratio, micelle-water partition coefficient, ionic, nonionic surfactant.

Введение

Как известно, одним из значимых свойств мицелл, образуемых молекулами поверхностно активных веществ, ПАВ является солюбилизация. Это свойство с успехом используется в нефтяной индустрии, производстве моющих средств, косметических препаратов, фармацевтическом производстве. В последнем случае, кроме использования мицеллярных растворов для увеличения сроков хранения лекарственных веществ за счет ингибирования процессов гидролиза интенсивно изучается возможность использования мицелл в качестве нанокон-тейнеров, которые являются компонентами векторов (систем для доставки лекарственных веществ к мишени). Преимуществом мицелл является легкость их приготовления, а также возможность солюбилизации как полярных, так и неполярных лекарственных веществ. Это обусловлено их своеобразным строением. Например, нормальные мицеллы, образующиеся в водных растворах ПАВ, имеют гидрофобное ядро, сформированное неполярными длинноцепными углеводородными радикалами и слой Штерна, состоящий из полярных головных групп. Характер головных групп обуславливает заряд ионных мицелл (анионных и катионных), который компенсируется противоионами [1]. Не менее интересным является класс неионных мицелл, где головными являются оксиэтиленовые группы. Неполярные молекулы способны проникать в гидрофобное ядро, а полярные - дислоцируются либо в поверхностном слое, либо располагаются радиально углеводородным цепям. Время жизни солюбилизированных молекул достаточно, чтобы считать, что они в основном находятся в мицелле, но не в объеме [1]. При использовании мицелл в качестве наноконтейнеров первостепенной задачей является установление факта солюбилизации.

В настоящее время поиск биологически активных соединений является актуальной

проблемой, поскольку впоследствии они могут использоваться в составе лекарственных препаратов, ЛП. Одним из таких соединений является 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксан, ДХДНБФО. Производные ДХДНБФО обладают выраженными антимикробными, антимикоти-ческими и акарицидными свойствами [2]. Известны антипаразитарные препараты «Дегельм» и «Депрот», основой которых являются четвертичные соли фосфония с высшими алкильными радикалами нитрозамещенного бензофуроксана в качестве генератора N0' [3-5]. Ярко выраженная антибактериальная и фунгицидная активность его производных позволяют классифицировать ДХДНБФО как прекурсора лекарственных препаратов [3-6].

Другим применением ДХДНБФО, благодаря своему уникальному строению и способности к нуклеофильному замещению, может быть использование в органическом синтезе, а также в качестве аналитического реагента для определения содержания ароматических и гетероароматических аминов, оценки чистоты лекарственных веществ, раздельного определения изомерных ариламинов в их смесях [7]. Плохая водная растворимость ДХДНБФО предполагает использование органических растворителей. Устранению его и повышению экологичности процессов содействует применение водных мицеллярных систем при анализе лекарственных веществ, таких как новокаин, и нормируемых примесей, как, например, и-аминофенол в мицеллярных средах [8-9]. Однако, в том и другом случае необходим целенаправленный выбор мицеллярных ПАВ для эффективного повышения растворимости ДХДНБФО.

Целью настоящей работы является определение физикохимических характеристик солюбилизации мицеллярными ПАВ, их анализ и выявление предпочтительных ПАВ для целенаправленного выбора при создании растворимых композиций на основе бензофуроксанов.

Экспериментальная часть

Реагенты

В работе использовали неионные ПАВ Тг Х-100 [4-(1,1,3,34е1гаше1у1Ьи1у1рЬепохуро1уе1Ьохуе1:Ьапо1)], фирмы «Метек», молярная масса 660,41 г/моль. С14Н220(С2Н40)п, где п = 9-10. Содержание основного вещества составляет 98,5 %.

O

CH-

CH

HC—C—CH^C

CH

O(CH2CH2O)1c

CH

Bгij 56 (цетиловый эфир полиоксиэтилена (10) или лауриловый эфир полиоксиэтилена (полиалкиленоксид) фирмы «ЛШпек». Молярная масса 682 г/моль. В качестве анионного ПАВ использовали додецилсульфат натрия (ДСН): фирмы «ЛШпек», молярная масса 288,38 г/моль после трехкратной перекристаллизации из этанола. Содержание основного вещества 98 %. Структурная формула:

O

C12H25—O—S —ONa

O

В качестве катионного ПАВ использовали цетилтриметиламмонийбромид, Q6H33N (CH3)3Br, ЦТАБ фирмы «Sigma», после перекристаллизации из этанола. Молярная масса 364 г/моль. Содержание основного вещества 99,5 %. Структурная формула:

CH

3

<;N +

CH \ 3 CH

Br ■

3

5,7-Дихлор-4,6-динитробензофуроксан синтезирован по известной методике [10] в научной лаборатории кафедры ХТОСА ФГБОУ ВПО «КНИТУ», молярная масса 295 г/моль. Структурная формула:

NO.

ft

Cl

Cl

NO

'2

ДХДНБФО представляет собой кристаллы желтого цвета пластинчатой формы. Хорошо растворим в органических растворителях (ДМСО, ацетонитрил), но не растворяется в воде и гексане.

Растворители

В работе использовали воду, очищенную на установке «Millipore compact laboratory high purity system». Электрическое сопротивление воды 18,2 Мом, дважды перегнанную и прокипяченную, для удаления углекислого газа. Для снятия спектра ДХДНБФО использовали растворители (ацето-нитрил, гексанол, хлороформ) марки х. ч.

Методы

Спектрофотометрические измерения проводили на приборе Agillent-8453 в спектральном диапазоне от 200 до 600 нм. Пределы допустимой абсолютной погрешности спектрофотометра в спектральном диапазоне от 400 до 750 нм составляет ± 0,5 нм, а в остальном спектральном диапазоне ± 1 нм. При измерении оптической плотности растворов использовали кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 0,1 см. При определении оптических плотностей мицеллярных растворов использовали в качестве растворов сравнения водные растворы ПАВ соответствующей концентрации. При определении оптических плотностей немицеллярных растворов в качестве растворов сравнения использовали соответствующий растворитель.

Значения критических концентраций мицеллообразования (ККМ) для всех изученных ПАВ определяли по перегибу зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ. Поверхностное натяжение определяли методом Де Нуи при 25 °С. Тензометрические кривые приведены на рис. 1, а значения ККМ и числа агрегации как полученные нами, так и литературные представлены в табл. 1.

3

Рис. 1. Изменение поверхностного натяжения с изменением общей концентрации ПАВ, Спав:

1 - Тг Х-100, 2 - Бгу 56, 3 - ДСН, 25 0С

Таблица 1. Критические концентрации мицеллообразования (ККМ) и числа агрегации (N1 изучаемых ПАВ

ПАВ 103 ККМэксп, моль/л 103 ККМлит, моль/л N

Tr X-100 0,239

Brij 56 0,038 0,051f, 0,04m 141b

ДСН 8,3 7,59f; 8,1d 62'

ЦТАБ 0,85 0,764f; 0,815a 90q

[11], m[12], b[13], a[14], q[15], d[16], '[17]

Методики

Определение солюбилизации (растворимости) проводили по известной методике [11]. Избыточную навеску ДХДНБФО помещали в предварительно взвешенный эппендорф, затем заливали ее 1 мл раствора ПАВ определенной концентрации, раствор перемешивали на вибрирующей мешалке в течение 24 часов. Осадок отделяли при помощи микроцентрифуги при температуре 25 ± 0,5 °С. Затем записывали УФ-спектры на спектрофотометре в кювете с толщиной поглощающего слоя 0,1 см для концентраций ПАВ до и после точки ККМ. Растворимость ДХДНБФО определяли при длинах

волн, характерных для соответствующих мицеллярных систем в пересчете на этанол, используя коэффициент молярного поглощения в = 2259 л/моль-1-см-1, определенный по градуировочному графику ДХДНБФО в этаноле.

Мольную солюбилизацию (molar solubilization ratio) (Rm,s), коэффициент распределения мицелла - вода (micelle - water partition coefficient) (Км), свободную энергию ( AGs0 ), рассчитывали на

основании анализа изменения интенсивности полос поглощения в зависимости от концентрации ПАВ в соответствии с [11-17] по формулам 1-8, приведенным в Приложении.

Результаты и их обсуждение

Все изученные в работе ПАВ образуют сферические мицеллы при концентрациях (ККМ), приведенных в табл. 1.

Место солюбилизации ДХДНБФО в изученных мицеллах определяли на основании анализа растворимости и спектральных характеристик (положения полос поглощения, ПП, интенсивности ПП) в различных растворителях. ДХДНБФО хорошо растворяется в диполярных растворителях (ДМСО, ацетонитрониле), плохо растворим в неполярных растворителях (гексане) и в воде. Следовательно, проникновение его в гидрофобное ядро мицелл маловероятно. Спектры поглощения ДХДНБФО в различных растворителях представлены на рис. 2.

зацию ДХДНБФО в интерфейсе мицелл (на границе раздела мицелла - вода).

Растворимость 5,7-дихлор-4,6-динитробензо-фуроксана, ДХДНБФО, сложным образом зависит от концентрации ПАВ: до ККМ она снижается, а затем резко возрастает в постмицеллярной области (рис. 3-6). Значения ККМ и числа агрегации представлены в табл. 1.

250 300 350 400 450 500 550 600

Рис. 2. Спектры ДХДНБФО: 1 - в гексаноле, 2 - диметилсульфоксиде, 3 - ацетонитриле, 4 - этаноле, 5 - хлороформе, 1 = 0,1 сш, 25 °С

В полярных растворителях (ацетонитриле, этаноле, гексаноле) полосы поглощения (1111) находятся при 400 нм. В ДМСО наблюдаются три 1111 при 254, 327 и 467 нм. Сдвиг 1111 в этом случае обусловлен образованием с-комплекса. В мицеллярных системах эта ПП зависит от типа ПАВ: для ДСН при 393 нм; для Тг Х-100 при 409 нм; для Вгу 56 при 413 нм; для ЦТАБ при 417 нм. Сдвиг ПП в мицеллах, очевидно, обусловлен взаимодействием головных групп за счет специфических взаимодействий. Оно минимально для ДСН и максимально для ЦТАБ, что находится в согласии с концепцией о повышенной электронной плотности ДХДНБФО. На основании вышесказанного можно предположить солюбили-

Рис. 3. Изменение растворимости ДХДНБФО в пред-и в мицеллярной области с изменением концентрации Тг Х-100, 25 оС, ККМ

о 0,0045.

§ 0,00400,0035

а

0,002 0,003 0,004 0,005

Рис. 4. Изменение растворимости ДХДНБФО в пред-и в мицеллярной области с изменением концентрации Вгу 56, 25 оС, ККМ

„5 0,0050 ■ Ц

о 0,0045 ■

-0,005 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 СДСН' моль/л

Рис. 5. Изменение растворимости ДХДНБФО в пред-и в мицеллярной области с изменением концентрации ДСН, 25 оС

0,012-

0,010

0,008 -

0,006

0,004 -

0,002

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

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

С ......моль/л

Тг X100'

х. пт

0,001

С и моль/л

Вп| 56'

0,0060

0,0055

0,0040

0,0035

0,0030

0,0025

0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010

С ЦТАБ' М0ЛЬ/Л

Рис. 6. Изменение растворимости ДХДНБФО в пред-и в мицеллярной области с изменением концентрации ЦТАБ, 25 оС

Солюбилизация ДХДНБФО в мицеллах изученных ПАВ характеризовалась нами с помощью таких дескрипторов, как Ят* и Кт, методика расчета которых в соответствие с [11-17] представлена в Приложении. Ят* - это отношение

концентрации ДХДНБФО, солюбилизированного в мицеллах к концентрации ПАВ в мицеллярной форме. Кт - коэффициент распределения ДХДНБФО между мицеллой и водной фазой.

Растворимость ДХДНБФО снижается в молекулярных растворах ПАВ по сравнению с водой, что косвенно указывает на отсутствие взаимодействия с молекулами ПАВ. Увеличение водной растворимости в мицеллярной области обусловлено солюбилизацией ДХДНБФО в мицеллах ПАВ. Значения физикохимических параметров солюбилизации представлено в табл. 2.

Солюбилизационная емкость (Ятб) в ряду сферических мицелл изученных ПАВ меняется в ряду:

Ят,: ДСН<ЦТАБ<ТгХ-100<Бгу56.

Аналогично меняется коэффициент распределения мицелла - вода:

\%Км: ДСН<ЦТАБ<ТгХ-100<Бгу56.

Таблица 2. Мольная солюбилизация Rm>s, коэффициент распределения ^, изменение равновесной свободной энергии, ДО°8, константа связывания, Кь число молекул солюбилизата на мицеллу SM ДХДНБФО в мицеллярных системах изученных ПАВ, 25 оС

0,0050 -

0,0045 -

Ц 0,0040 -

О

^ 0,0035 -

сг 0,0030 -

0,0025 -

ПАВ О 1°38кхм моль/л \0Я Км до°3 кДж/моль 10-2К-М-1 моль-1/л

Тг Х-100 0,44 2,77 3,93 -22,17 1,58 42

Бгу 56 0,62 2,83 3,87 -22,17 2,18 87

ДСН 0,11 3,28 3,24 -18,53 0,35 6

ЦТАБ 0,34 2,40 3,77 -21,58 1,43 27

Это подтверждает наиболее эффективную солюбилизацию ДХДНБФО неионными ПАВ. Молекулы ДХДНБФО характеризуются повышенной электронной плотностью, поэтому вследствие электростатических взаимодействий (отталкивания одноименных зарядов)

концентрирование в мицеллах анионного ПАВ ДСН минимально по сравнению с катионными и неионными ПАВ. Следует отметить, что частичным положительным зарядом обладают неионные ПАВ Тг Х-100 и Бгу 56 вследствие гидратации оксиэтиленовых цепей [18].

Существенную разницу в солюбилизационной емкости мицелл Тг Х-100 и Бгу 56 можно объяснить стерическими препятствиями. Молекулы Тг Х-100 имеют в своем составе гидрофобный 4-трет-октилфенольный радикал и гидрофильную оксиэтиленовую цепь. Бгу 56 содержит в качестве гидрофобного фрагмента додецильный радикал нормального строения и подобную гидрофильную оксиэтиленовую цепь: С12Н250-(СН2)4-(СН2СН20)10-Н. Вследствие сте-рических препятствий концентрирование ДХДНБФО затруднено в мицеллах Тг Х-100.

Величины свободной энергии (АG°S) имеют отрицательные значения, что указывает на спонтанную солюбилизацию. Наибольшее отрицательное значение АО°$ наблюдается для неионных ПАВ, что свидетельствует о том, что солюбилизация ДХДНБФО энергетически предпочтительна в неионных ПАВ. Наименьшее значение АО°$ установлено для ДСН, что согласуется с концепцией отталкивания отрицательных заряженных мицелл ДСН и повышенной электронной плотностью ДХДНБФО.

Константу связывания ДХДНБФО с мицеллой ПАВ (К1) или параметр взаимодействия солюбилизата и ПАВ определяли по уравнению (7), для этого значение К1/Ы получали из наклона зависимости, представленной на рис. 7.

(/) 0,6-

<п

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025

(СЛкм> моль/л

Рис. 7. Изменение (81-8ККм)/БККм для: 1 - Тг X 100, 2 - Вгу 56, 3 - ДСН, 4 - ЦТАБ с изменением концентрации ПАВ в мицеллярной форме

В соответствие с уравнением (8) определено количество моль ДХДНБФО в мицеллах, Значения К1/Ы и представлены в табл. 2. Эти значения меняются симбатно изменению солюбилизационной емкости.

Выводы

В настоящей работе исследована солюбилизация ДХДНБФО в водных растворах различных ПАВ. Показано, что она происходит самопроизвольно. Наименьшую солюбилиза-ционную емкость показали растворы анионного ПАВ, очевидно за счет отталкивания одноименных зарядов мицелл ПАВ и ДХДНБФО. Наибольшей солюбилизационной емкостью характеризуются растворы неионных ПАВ, что связано, вероятно, с

взаимодеиствием головных этоксигрупп с ДХДНБФО. Учитывая низкую токсичность и низкие значения ККМ неионных ПАВ, их можно рекомендовать для повышения растворимости ДХДНБФО, которыи является прекурсором лекарственных веществ. Кроме того, локализация ДХДНБФО в интерфейсе мицелл делает доступными реакционные центры, что может использоваться в органическом синтезе для получения различных практически значимых производных и при анализе лекарственных веществ.

Авторы выражают благодарность проф. кафедры ХТОСА ФГБОУ ВПО «КНИТУ» Юсуповой Л. М. за предоставленный образец 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана, ДХДНБФО.

Приложение

Расчет физико химических параметров солюбили-зации согласно [11-17]

Мольную солюбилизацию (molar solubilization ratio) (Rm,s), коэффициент распределения мицелла -вода (micelle - water partition coefficient) (Км), свободную энергию (AG0S ), рассчитывали на основании анализа изменения интенсивности полос поглощения в зависимости от концентрации ПАВ в соответствии с [11-17] по нижеприведенным формулам: S - S

R _ ° t ККМ (1)

m,s Сt - ККМ'

где St и Szx^i растворимость ДХДНБФО полная и при ККМ; Ct - общая концентрация ПАВ, (Ct -ККМ) - концентрация ПАВ в мицеллярной форме. Rm,s - отношение концентрации ДХДНБФО, солю-билизированного в мицеллах, к концентрации ПАВ в мицеллярной форме. Rm,s находят из наклона зависимости St - S,ККМ = f • (Ct - ККМ).

Эффективность солюбилизации оценивали в терминах коэффициента распределения мицелла -вода (micelle - water partition coefficient) (Кm) между мицеллярной и водной фазами

km _

Xm

Ха

(2)

где хм - молярная доля солюбилизата в мицеллярной фазе, х» - молярная доля солюбилизата в водной фазе. Если выразить через Л^, то получим

1,2

1,0

0,8-

0,4-

0,2-

0,0-

R

(3) Xa = SkkM * Vm, (4)

ХМ = (1 + Rш,S), 3 1

где Уш - молярный объем воды, Уш= 0,01805 дм /моль-при 298 К.

Константа связывания, КМ, или молярный коэффициент распределения солюбилизата между мицеллярной и водной фазой, рассчитывали в соответствие с [11] по формуле:

та

Км = п-^-,. (5)

'M '

[ • Vm(1 + RmjJ

Стандартная энергия солюбилизации выражается уравнением, представленным в [11].

JG0 =- RTlnK

M :

(6)

где О - универсальная газовая постоянная

(8,314-10-3 кДж/град-моль), Т - абсолютная температура (в нашем случае 298 К).

Константа связывания К1 ДХДНБФО связана с полной концентрацией ПАВ, Сь концентрацией мицелл, [М^, ККМ и числом агрегации, К, уравнением:

S - S

°t KKM

K,

S

KKM

N(Ct -Ckkm)

(7)

Значение К1/Ы получают из наклона графика

(§1 - 8ККМ)/8ККМ = f((Ct - СМ).

При известном числе агрегации К1 - константа связывания и среднее число молекул солюбилизата на мицеллу §ш вычисляли в соответствии с [18] по формуле:

S - S

^KKM _ту- Q

Sm = M =КЛ

Список литературы / References

(8)

Русанов А. И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. СПб.: Химия, 1992. 280 с. [Rusanov A. I. Mitselloobrazovanie v rastvorakh poverkhnostno-aktivnykh veshchestv (Micelle formation in solutions of surface-active substances). St. Petersburg.: Khimiya, 1992. 280 p. (in Russian)].

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

Пат. № 2255935 РФ. 5,7-Дизамещенный-4,6-динитро-бензофуроксан общей формулы C6N4O6(R1)2, обладающий акарицидной и бактерицидной активностью / Юсупова Л. М., Фаляхов И. Ф, Спатлова Л. В, Гарипова Т. В.; M., 10.07.2005. [Russian patent № 2255935. 5,7-Dizameshchennyy-4,6-dimtrobenzоíuroksan obshchey formuly C6N4O6(R1)2, obladayushchiy akaritsidnoy i bakteritsidnoy aktiv-

nost'yu (5,7-Disubstituted 4,6-dinitrobenzo-furoxane of the general formula C6N4O6(R1)2 eliciting acaricidal and bactericidal activity) / Yusupova L. M., Falyakhov I. F, Spatlova L. V, Garipova T. V.; opubl.10.07.2005 (in Russian)]. Пат. № 2404769 РФ. Состав для профилактики и лечения стронгилятозов желудочно - кишечного тракта жвачных животных / Юсупова Л. М., Спатлова Л. В., Гармонов С. Ю., Галкина И. В., Бакеева Р. Ф., Лутфуллин М. Х., Идрисов А. М., Никифоров П. Г., Лутфуллина Н. А.; опубл.

27.11.2010. М., 2010 [Russian patent № 2404769. Sostav dlya profilaktiki I lecheniya strongilyatozov zheludochno-kishchnogo trakta zhvachnykh zhivotnykh (Composition for Prophylactics and Treatment of Strongylatosis of Gastrointestinal Tract of Ruminant Animals) / Jusupova L. M., Spatlova L. V., Garmonov S. J., Galkina I. V., Bakeeva R. F., Lutfullin M. K., Idrisov A. M., Nikiforov P. G., Lutfullina N. A.; opubl. 27.11.2010. (in Russian)]. Пат. № 2413513 РФ. Антигельминтная композиция на основе соли четвертичного фосфония и замещенного динитробензофуроксана / Галкина И. В., Егорова С. Н., Юсупова Л. М., Мавлиха-нов Р. Ф., Лутфуллина Н. А., Воробьева Н. В., Тудрий Е. В., Спатлова Л. В., Штырлин Ю. Г., Галкин В. И., Лутфуллин М. Х.; опубл. от

10.03.2011. [Russian patent № 2413513. Antigel'-mintnaya kompozitsiya na osnove soli chetver-tichnogo fosfoniya i zameshchennogo dinitroben-zofuroksana (Anthelminthic composition of quarter-nary phosphonium salt and substituted dinitro-benzofuroxane) / Galkina I. V., Egorova S. N., Yusupova L. M., Mavlikhanov R. F., Lutfullina N. A., Vorob'eva N. V., Tudriy E. V., Spatlova L. V., Shtyrlin Yu. G., Galkin V. I., Lutfullin M. Kh.; opubl. 10.03.2011. (in Russian)].

Пат. № 2452477. Антибактериальная и антимико-тическая композиция широкого спектра действия на основе солей фосфония и замещенного бензофуроксана / Галкина И. В., Поздеев О. К., Шулаева Е. А., Егорова С. Н., Юсупова Л. М., Тудрий Е. В., Бахтиярова Ю. В., Морозова Л. Г., Кипенская Л. В., Клюшина Л. В., Закирзянова Ф. Н., Галкин В. И.; опубл. от 10.06.2012. [Russian patent № 2452477. Antibakterial'naya i antimikoticheskaya kompozitsiya shirokogo spektra deystviya na osnove soley fosfoniya i zameshchennogo benzofuroksana (Antibacterial and antimycotic composition of wide spectrum of phosphonium salts substituted benzofuroxane) / Galkina I. V., Pozdeev O. K., Shulaeva E. A., Egorova S. N., Yusupova L. M., Tudriy E. V., Bakhtiyarova Yu. V., Morozova L. G., Kipenskaya L. V., Klyushina L. V., Zakirzyanova F. N., Galkin V. I.; opubl. 10.06.2012 (in Russian)].

6. Пат. № 2404975 РФ. Антигельминтное средство / Юсупова Л. М., Спатлова Л. В., Гармонов С. Ю., Галкина И. В., Бакеева Р. Ф., Лутфуллин М. Х., Идрисов А. М., Никифоров П. Г., Лутфуллина Н. А.; опубл. от 27.10.2010. [Russian patent № 2404975. Antigel'mintnoe sredstvo (Anthelmintic agent) / Yusupova L. M., Spatlova L. V., Garmonov S. Yu., Galkina I. V., Bakeeva R. F., Lutfullin M. Kh., Idrisov A. M., Nikiforov P. G., Lutfullina N. A.; opubl. 27.10.2010 (in Russian)].

7. Евгеньев М. И., Евгеньева И. И., Горюнова С. М., Васякина А. Х Селективное определение амино соединений инжекторным методом // Журн. аналит. химии. 1998. Т. 53, № 4. С. 432-437. 11. [Evgen'ev M. I., Evgen'eva 1.1., Goryunova S. M., Vasyakina A. Kh. Selective Flow-Injection Determination of Amino Compounds in Mixtures // Journal of Analytical Chemistry. 1998. Vol. 53, № 4.

P. 381-386]. 12.

8. Бакеева Р. Ф., Горбунова Т. С., Вахитова О. Е., Гайсина А. И., Юсупова Л. М., Гармонов С. Ю. Сопин B. Ф. Спектрофотометрическое определение п-аминофенола в лекарственных препаратах при использовании 5,7-дихлор-4,6-динитро-бензофуроксана как реагента в мицеллярной 13. среде // Хим-Фарм Журнал. 2010. Т. 44, № 4.

С. 35-39 [Bakeeva R. F., Gorbunova T. S., Vahito-va O. E., Gaisina A. I., Yusupova L. M., Garmonov S. Yu., Sopin V. F. Spectropho to metric determination of p-aminophenol in drugs using 5,7- 14 dichloro-4,6 dinitrobenzofuroxan reagent in micellar media // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2010. Vol. 44, № 5. P. 282-286].

9. Бакеева Р. Ф., Горбунова Т. С., Морданова А. И., Гафарова Э. И., Гармонов С. Ю., Юсупова Л. М., 15. Сопин В. Ф. Спектрофотометрическое определение 4,4'-диаминосульфона в лекарственных препаратах при использовании 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана как реагента в мицел-лярной среде. Ч. 1 // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 12. С. 40-43 16 [Bakeeva R. F., Gorbunova T. S., Mordanova A. I., Gafarova E. I., Garmonov S. Yu., Yusupova L. M., Sopin V. F. Spektrofotometricheskoe opredelenie 17 4,4'-diaminosul'fona v lekarstvennykh preparatakh

pri ispol'zoanii 5,7-dikhlor-4,6-dinitrobenzofurok-sana kak reagenta v mitsellyarnoy srede 18 (Spectrophotometric definition of 4,4'-diaminosulfon in medicinal preparations using 5,7-dichloro-4,6-dinitro-benzofuroxan as reagent in the micellar environment. Ch. 1) // Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2012. № 12. P. 4043 (in Russian)].

10. Пат. № 2255935 РФ. 5,7-Дизамещенный-4,6-ди-нитробензофуроксан общей формулы С^О^^, обладающий акарицидной и бактерицидной

активностью / Юсупова Л. М., Фаляхов И. Ф., Спатлова Л. В., Гарипова Т. В., Шиндала Махамад Кхамид Т. А., Ишкаева Д. Р.; опубл. 10.07.2005. [Russian patent № 2255935. 5,7-Diza-meshchennyy-4,6-dinitrobenzfuroksan obshchey formuly C6N4O6(R1)2, obladayushchiy akaritsidnoy i bakteritsidnoy aktivnost'yu (5,7-Disubstituted 4,6-dinitrobenzofuroxane of the general formula C6N4O6(R1)2 eliciting acaricidal and bactericidal activity) / Yusupova L. M., Falyakhov I. F., Spatlova L. V., Garipova T. V., Shindala Makhamad Kkhamid T. A., Ishkaeva D. R.; opubl. 10.07.2005 (in Russian)].

Bhat P. A., Rather G. A. Solubilization Capabilities of Some Cationic, Anionic, and Nonionic Surfactants toward the Poorly Water-Soluble Antibiotic Drug Erythromycin // J. Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53. P. 1271-1277.

Hait S. K.; Moulik S. P. Determination of Critical Micelle Concentration (CMC) of Nonionic Surfactants by Donor-Acceptor Interaction with Iodine and Correlation of CMC with Hydrophilic-Lipophilic Balance and other Parameters of Surfactant // J. Surf. Deterg. 2001. Vol. 4. P. 309-313. Soumen G. Surfactant Chemical and Micellar Properties of Binary and Ternary Surfactant Mixtures (Cetylpyridiniumchloride, Tween-40 and Brij-56) in Aqueous Medium // J. Colloid Interface Sci. 2001. Vol. 244. P. 128-138.

Dar А. А., Rather G. M., Das A. R. Mixed Micelle Formation and Solubilization Behaviour Towards Polycyclic Aromatic Hydrocarbons of Binary and Ternary Cationic-Nonionic Surfactant Mixtures // J. Phys. Chem. B. 2007. Vol. 111. P. 3122-3132. Hait S. K.; Moulik S. P. Determination of Critical Micelle Concentration (CMC) of Nonionic Surfactants by Donor - Acceptor Interaction with Iodine and Correlation of CMC with Hydrophilic-Lipophilic Balance and Other Parameters of the Surfactant // J. Surf. Deterg. 2001. Vol. 4. P. 309-313. Akbas H.; Taliha M. Effect of Polyoxyethylene Chain Length an Electrolyte on Viscosity of Mixed Micelles // Turc. J. Chem. 2003. Vol. 27. P. 357-364. Bibette J.; Calderón F. L.; Poulin P. Emulsion: Basic Principles // Rep. Prog. Phys. 1999. Vol. 62. P. 9691033.

Сердюк А. И., Кучер Р. В. Мицеллярные переходы в растворах поверхностно-активных веществ. Киев: Наукова Думка, 1987. 205 с. [Serdyuk A. I., Kucher R. V. Mitsellyarnye perekhody v rastvorakh poverkhnostno-aktivnykh veshchestv (Micellar transitions in solutions of surfactants). Kiev: Naukova Dumka, 1987. 205 p. (in Russian)].

Поступила в редакцию 15.05.2015 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.