Способ регулирования селективности краун-эфиров

 

Использование: касается использования макроциклов, регулирования их селективности при разделении ионов металлов. Сущность: селективность краун-эфиров регулируют путем регулирования структуры макроцикла, предварительно получают комплексы краун-эфира по типу "гость-хозяин", затем вводят этот комплекс в слоистый носитель. 1 табл.

Изобретение относится к использованию макроциклов, в частности регулированию их селективности при разделении ионов металлов, выделения ценных веществ из отходов производства, создание иончувствительных датчиков и различных ионообменных материалов, при получении высокоэффективных катализаторов и реагентов и так далее.

Известно, что селективность и устойчивость комплексов макроциклов по типу "гость-хозяин" зависит от относительных размеров полости макроцикла "хозяина" и внедряемых молекул "гостей"; характера мест связывания в макроцикле; типа и заряда "гостя"; типа донорных атомов и вида заместителей в макроцикле, характера растворителя и тому подобное.

Изменяя любой из этих параметров, можно изменять селективность макроцикла. Все эти факторы вместе определяют конформационные перегруппировки полости макроцикла, сопровождающие образование комплекса.

Конформационные перегруппировки вносят решающий вклад в селективность связывания.

При комплексообразовании "гость" конформационно реорганизует "хозяина", стабилизируя его структуру.

Пик селективности, как правило, проявляют краун-эфиры (КЭ) с пространственно жесткой структурой и хорошо выраженной полостью.

Таким образом, влияя различными факторами на конформационные перегруппировки цикла КЭ, можно изменять его селективность, создавая жесткую или гибкую структуру цикла, получать пик селективности или плато селективности.

Существует несколько реализованных возможностей регулирования селективности комплексообразования КЭ: присоединение к КЭ чувствительных функциональных групп, которые под действием сигнала извне изменяют конформацию КЭ, соответственно изменяя селективность и прочность связывания в комплексе.

В настоящее время известны КЭ, откликающиеся на рН, редокс переключаемые КЭ с электрохимическим переключением, температурно-управляемые КЭ, где температурой регулируется выделение солей из комплекса с нерастворимыми полимерными КЭ.

Основным недостатком описанных известных способов регулирования селективности КЭ является то, что нельзя застабилизировать необходимую конформацию макроцикла и при снятии сигнала нужная конформация изменяется.

Наиболее близким к изобретению является способ стабилизации структуры макроцикла фиксацией на полимерном носителе.

Здесь основным недостатком является то, что жесткая полимерная цепь не позволяет макроциклическому кольцу принять необходимую конформацию для образования прочных комплексов и наблюдается ослабление комплексообразующей способности и "плато селективности".

В случае же закрепления КЭ на носителе через анкерные группы с большой "ножкой", отделяющей его от влияния носителя, здесь структура макроцикла не стабилизирована и может принимать любую конформацию, без "пика селективности".

Целью изобретения является достижение необходимой селективности КЭ за счет предварительного получения комплекса "гость-хозяин" с созданием жесткой структуры цикла и последующей мягкой стабилизацией этой структуры в межслоевом пространстве слоистых носителей.

Поставленная цель достигается тем, что первоначально получают заданную структуру цикла путем введения в полость макроцикла ("хозяина") соли металла или др. молекул ("гостя"), природа которого зависит от последующей задачи селективности, далее заданная конформация стабилизируется путем внедрения этого комплекса в межслоевое пространство слоистых носителей.

Последующее селективное комплексообразование осуществляется или путем замены "гостя" в комплексе на необходимый или разрушением комплекса с сохранением заданной конформации цикла.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что с целью достижения необходимой селективности макроцикла предварительно задавали ему необходимую структуру путем образования комплекса "гость-хозяин", затем стабилизировали эту структуру в межслоевом пространстве слоистого носителя.

Такой способ регулирования структуры макроцикла позволяет задавать необходимую селективность данному краун-эфиру и сохранять эту селективность необходимое время.

П р и м е р 1. Селективность к Со ²⁺ готовили комплекс КЭ: соль металла III группы периодической системы в смеси растворителей этанол:ацетон в соотношении (1:1). Затем обрабатывали слоистый носитель равным объемом полученного раствора комплекса и сушили на воздухе. Полученный КЭ селективен к ионам Со²⁺. Данные по селективности приведены в таблице.

П р и м е р 2. Селективность к Sr²⁺, аналогично примеру 1, но в комплексе используют соль металла II группы периодической системы. Данные по селективности в таблице.

П р и м е р 3. Селективность к Сs⁺. Аналогично примеру 1, но соль металла VIII группы периодической системы. Данные по селективности в таблице 1.

П р и м е р 4. Селективность к Ni²⁺. Аналогично примеру 1, но соль металла 1 группы периодической системы. Данные по селективности в таблице.

П р и м е р 5. Селективность к Cr⁶⁺. Аналогично примеру 1, но соль металла IV периода периодической системы.

П р и м е р 6. Селективность к Сu²⁺. Аналогично примеру 1, но соль металла III периода периодической системы.

П р и м е р 7. Селективность к V^5+. Аналогично примеру 1, но соль металла VI группы периодической системы.

П р и м е р 8. Селективность к В. Аналогично примеру 1, но соль металлов 4, 5, 6 периодов к I, II группы периодической системы.

П р и м е р 9. Селективность к анилину. Аналогично примеру 1, но в качестве "гостя" используют молекулы, содержащие полярную N-связь. Данные по селективности в таблице.

Селективность исследовали по сорбции в статике соответствующих соединений из водных растворов, рассчитывали коэффициенты разделения.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СЕЛЕКТИВНОСТИ КРАУН-ЭФИРОВ, включающий регулирование структуры макроцикла, отличающийся тем, что, с целью придания заданной селективности макроциклу, предварительно получают комплексы краун-эфира по типу "гость-хозяин" с последующим введением этого комплекса в слоистый носитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2