Международный
научный журнал

Координационные соединения нитрата цинка с карбамидом, нитрокарбамидом и никотиновой кислотой


Coordination compounds zynсum nitrate with carbamide, nitrocarbamide and nicotinic acid

Цитировать:
Шарипова Л.А., Азизов Т.А., Ибрагимова М.Р. Координационные соединения нитрата цинка с карбамидом, нитрокарбамидом и никотиновой кислотой // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 12(54). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6596 (дата обращения: 24.07.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Синтезированы смешаннолигандные координационные соединения нитрата цинка с карбамидом, нитрокарбамидом и никотиновой кислотой. Установлены состав, индивидуальность, способы координации нитратных групп, молекул карбамида, нитрокарбамида и никотиновой кислоты. Методами колебательной спектроскопии и термического анализа доказаны способы координации органических лигандов, окружение центрального иона и термическое поведение синтезированных соединений.

ABSTRACT

Coordination compounds zincum nitrate with carbamide, nitrocarbamide and nicotinic acid were synthesized.The composition, individuality, the coordination mode of nitrate groups, carbamide, nitrocarbamide, nicotinic acid molecule were found. The coordination of organic ligands, coordination environment of central ion and thermal behavior of synthesized compounds were proved by vibrational spectroscopy methods and thermal analysis.

 

Ключевые слова: координационные соединения, синтез, ИК-спектроскопия, рентгенофазовый анализ, термическое поведение, амиды кислот.

Keywords: coordination compounds, synthesis, IR spectroscopy, X-ray analysis, thermal behavior, amides of acids.

 

Важной проблемой химии координационных соединений на современном этапе её развития является исследование различных свойств препаратов, синтезированных из физиологически активных веществ – производных амидов и тиоамидов с ионами d- металлов, включающих синтез, изучение строения и свойств комплексных соединений [1]. Это связано с большими возможностями их практического использования в различных отраслях народного хозяйства. Изучение координационных соединений целесообразно не только с целью расширения областей их практического применения, но и для решения фундаментальных задач химической науки, включающих вопросы, связанные с природой химической связи и строения [2].

Следовательно, проведение поисков по синтезу новых координационных соединений с биологически активными молекулами является весьма актуальным [3]. Амиды карбоновых кислот – карбамид и нитрокарбамид в своём составе содержат донорные атомы и способствуют образованию координа­ционных соединений с ионами металлов. При этом анионы органических кислот в зависимости от условий синтеза, природы металлов и состава комплексов проявляет многообразные способы координации [4]. Многочисленные работы по исследованию координационных соединений p, d и f – металлов с амидами кислот посвящены к однородным комплексам [5]. В литературе отсутствуют данные о смешанноамидных координационных соединениях нитрата цинка с карбамидом, нитрокарбамидом и никотиновой кислотой. Не показаны причины конкурентной координации лигандов, аниона нитрата и молекул воды вокруг центрального атома [6]. Для решения этих проблем в качестве комплексообразователей нами выбран нитрат цинка, поскольку по изменению природы органических лигандов удобно судить об их способности к комплексообразованию. В связи с вышеуказанным, целью данной работы явилось осуществление синтеза смешанноамидных комплексных соединений нитрата цинка с карбамидом, нитрокарбамидом, никотиновой кислотой и установление состава, индивидуальности, способов координации органических лигандов, а также изучение термических характеристик новых соединений.

Синтез проводили механохимическим способом, растиранием смеси нитрат цинка:амид1:амид 2 в мольном coотношении 1:1:1 в течение 30 минут при комнатной температуре в шаровой мельнице с рабочим телом (объем мельницы 100 мл) [7].

При синтезе комплексного соединения состава Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙H2NCONHNO2∙3H2O перетирали 0,002 моль гексагидрата нитрата цинка, 0,002 моль карбамида и 0,002 моль нитрокарбамида в шаровой мельнице при комнатной температуре в продолжительности 0,5 часов.

Смешанноамидное комплексное соединение состава Zn(NO3)2∙ ∙CO(NH2)2∙NC5Н4СОOH∙2H2O. 0.002 моль гексагидрата цинка, 0,002 моль карбамида и 0,002 моль никотиновой кислоты в шаровой мельнице при комнатной температуре в продолжительности 0,5 часов.

Состав синтезированных координационных соединений определен элементным анализом (таблица 1).

Для установления индивидуальности синтезированных соединений снимали дифрактограммы на установке ДРОН– 2.0 с Сu антикатодом. Для расчета межплоскостных расстояний использовались таблицы, а относительная интенсивность линии I/Ilопределялась в процентах от наиболее сильно выраженного рефлекса в максимуме [10].

ИК – спектры поглощения записывали в области 400-4000 см-1 на спектрометре IRTraser – 100 фирмы “SHIMADZU”.

Термический анализ проводили на дериватографе системы F.Paulik – L.Paulik – L.Erdey со скоростью 9 град/мин, при чувствительности гальванометров Т – 900, ТГ – 200, ДТА, ДТГ – 1/10. Запись осуществляли в атмосферных условиях. Держателем служил платиновый тигель диаметром 10 мм без крышки. В качестве эталона использовали Al2O3[11].

Таблица 1.

Результаты элементного анализа смешаннолигандных координационных соединений нитрата цинка

Соединения

Элементы, в процентах

Zn %

N %

C %

H %

Найд.

Выч.

Найд.

Выч.

Найд.

Выч.

Найд.

Выч.

Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙ ∙H2NCONHNO2∙3H2O

15,28

15,33

23,04

22,99

5,56

5,63

3,49

3,54

Zn(NO3)2∙CO(NH2)2 ∙NC5Н4СОOH∙2H2O

15,76

16,00

17,23

17,14

20,46

20,58

3,16

3,21

 

Сравнение межплоскостных расстояний и относительных интенсивностей тетрагидрата нитрата цинка, карбамида, нитрокарбамида, никотиновой кислоты и координационных соединений составов Zn(NO3)2∙CO(NH2)2H2NCONHNO2∙3H2O, Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙NC5Н4СОOH∙2H2O показало, что новые координационные соединения существенно различаются между собой и от подобных им исходных соединений. Следовательно, синтезированные комплексы нитрата цинка имеют индивидуальные кристаллические решётки (таблица 2).

Исследованы ИК–спектры свободных молекул лигандов и синтезированных соединений. ИК-спектр поглощения свободной молекулы карбамида (К) характеризуется полосами при 3429- νаs(NH2), 3336-νs(NH2), 3251-2 δ(NH2), 1677- ν(С=О), δ(NH2), 1623 δ(NH2), ν(CO), 1461- ν(CN), 1154, 1002 ρ (NH2), 862- ν(CN), 786- δ(NH2), 582- δ(NCO) и 554 δ (NCN).

В ИК-спектре поглощения некоординированной молекулы нитрокарбамида (НТК) обнаружены частоты при 3427- νas (NH2), 3335- 2 δ (NH2), 3222- ν (NH2), 1703- ν (C=O), 1620- δ (NH2), ν (CO), 1530 - νas (NO2), 1462- ν (CN), 1330- νs (NO2), 1101- ρ (NH2), 1068- νs (CN), 787- δ (NH2), 543- δ (NCO). 

Таблица 2.

Межплоскостные расстояния и относительные интенсивности линий свободных молекул карбамида, нитрокарбамида, никотиновой кислоты и их комплексов с нитратом цинка

Соединение

d,Ǻ

I,%

d, Ǻ

I,%

d, Ǻ

I,%

d, Ǻ

I,%

d, Ǻ

I,%

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

CO(NH2)2

17,21

2

4,37

2

3,02

12

2,20

4

1,770

2

16,08

3

3,98

100

2,80

27

2,15

2

1,736

1

15,29

3

3,56

10

2,49

42

2,01

1

1,660

5

13,86

2

3,25

2

2,46

5

1,980

18

1,557

1

12,59

1

3,14

3

2,33

1

1,827

6

  

H2NCONHNO2

11,47

2

4,50

2,262

3,07

26

2,23

4

1,676

3

9,97

1

4,39

2,262

2,90

1

2,18

4

1,548

1

8,99

1

4,32

1,454

2,87

11

2,14

1

1,525

1

7,65

1

4,14

2,585

2,80

1

2,07

1

1,514

1

6,66

1

4,02

100

2,77

1

2,04

2

1,434

1

6,20

1

3,66

17,28

2,68

1

2,00

5

1,422

1

5,81

1

3,56

1,616

2,63

2

1,960

1

1,394

1

5,72

1

3,49

1,292

2,54

23

1,888

1

1,382

1

5,37

1

3,44

1,939

2,43

9

1,845

4

1,355

1

5,17

1

3,39

1,939

2,35

2

1,793

2

  

4,99

1

3,23

3,554

2,33

1

1,753

1

  

4,78

3

3,18

4,847

2,28

1

1,728

1

  

NC5H4СООН

12,04

1

3,45

31

2,22

3

1,734

1

1,494

4

14,69

1

3,38

100

2,20

9

1,724

1

1,481

2

12,17

1

3,09

1

2,14

17

1,701

2

1,471

2

7,16

1

2,95

1

2,13

13

1,693

2

1,451

1

5,92

1

2,90

1

2,10

2

1,673

2

1,436

4

5,39

29

2,82

75

2,05

4

1,650

1

1,431

4

4,79

2

2,72

28

1,967

1

1,631

1

1,400

1

4,59

4

2,63

2

1,912

5

1,596

2

1,370

4

4,43

98

2,53

3

1,877

2

1,591

2

1,355

1

4,08

4

2,44

1

1,847

5

1,571

1

1,340

1

3,98

2

2,34

34

1,826

1

1,559

17

1,321

1

3,74

2

2,31

27

1,792

28

1,524

1

1,315

2

3,72

3

2,26

2

1,753

1

1,507

2

1,301

2

Zn(NO3)2‧6H2O

15,19

4

5,19

2

3,29

11

2,12

1

1,533

4

14,49

3

5,10

4

3,22

42

2,10

1

1,515

5

13,86

3

4,88

1

3,08

13

2,07

1

1,502

1

13,43

1

4,92

2

3,04

7

2,05

1

1,485

1

12,89

2

4,83

2

3,00

4

2,03

2

1,456

7

12,17

4

4,77

3

2,91

100

1,98

1

1,452

7

11,19

2

4,60

20

2,82

4

1,946

22

1,436

2

10,70

2

4,49

3

2,81

96

1,917

2

1,432

1

10,25

2

4,41

3

2,71

6

1,898

1

1,425

1

8,78

3

4,36

3

2,67

2

1,879

2

1,416

1

8,51

3

4,31

3

2,61

2

1,860

16

1,406

1

8,23

2

4,26

3

2,58

2

1,856

13

1,399

1

7,99

1

4,14

2

2,54

2

1,825

2

1,391

21

7,50

1

409

2

2,50

2

1,813

1

1,385

11

7,35

2

3,94

2

2,48

9

1,792

1

1,349

1

7,10

2

3,89

2

2,44

1

1,759

2

1,348

1

6,69

3

3,85

3

2,39

1

1,731

1

1,344

1

6,53

3

3,76

2

2,37

1

1,701

1

1,335

1

6,42

53

3,63

3

2,33

2

1,679

1

1,317

1

6,11

4

3,54

3

2,30

2

1,642

1

1,311

2

5,69

56

3,50

2

2,26

7

1,628

3

1,304

1

5,56

47

3,47

2

2,23

2

1,593

1

1,298

1

5,48

10

3,41

3

2,19

10

1,574

1

1,294

1

5,24

3

3,33

4

2,14

2

1,552

1

  

Zn(NO3)2‧CO(NH2)2‧ H2NCONHNO2‧3H2O

14,03

3

4,10

34

2,52

6

1,94

6

1,53

8

13,85

4

3,92

8

2,48

15

1,88

6

1,52

7

12,17

6

3,73

14

2,47

15

1,87

7

1,49

3

10,96

6

3,58

17

2,45

16

1,85

8

1,48

4

9,11

9

3,53

7

2,35

16

1,83

12

1,46

5

8,58

13

3,47

8

2,31

25

1,82

8

1,45

5

7,90

5

3,25

40

2,30

17

1,81

6

1,44

4

7,71

4

3,22

67

2,28

8

1,78

6

1,42

4

7,16

6

3,11

93

2,26

4

1,74

5

1,41

5

6,70

11

3,01

9

2,22

14

1,73

7

1,40

6

6,39

12

2,95

13

2,18

10

1,69

7

1,39

5

6,13

6

2,92

23

2,17

22

1,66

8

1,38

5

5,84

14

2,86

13

2,12

8

1,63

6

1,37

5

5,63

10

2,83

14

2,10

6

1,62

8

  

5,30

5

2,82

11

2,06

19

1,61

5

  

5,02

18

2,74

14

2,04

10

1,59

8

  

4,64

100

2,72

14

2,01

4

1,57

11

  

4,37

23

2,62

6

1,99

5

1,56

9

  

4,32

19

2,57

10

1,97

13

1,54

8

  

Zn(NO3)2‧CO(NH2)2‧ NC5Н4СОOH‧2H2O

16,56

3

5,08

13

2,77

29

2,04

7

1,603

5

14,89

3

4,96

19

2,72

7

2,02

5

1,588

5

14,31

5

4,76

77

2,67

3

1,987

13

1,560

5

13,19

4

4,43

33

2,64

9

1,975

10

1,549

5

12,66

5

4,38

21

2,59

4

1,941

4

1,529

4

12,10

5

4,27

15

2,56

15

1,921

8

1,512

3

10,65

3

4,17

49

2,52

21

1,892

7

1,488

4

9,75

23

3,97

8

2,47

8

1,878

5

1,481

5

8,29

2

3,94

17

2,43

12

1,868

8

1,463

3

8,19

3

3,86

38

2,38

11

1,836

10

1,450

4

7,66

20

3,69

70

2,34

18

1,789

5

1,441

4

7,07

4

3,54

32

2,32

12

1,768

7

1,422

4

6,63

25

3,33

21

2,25

4

1,748

7

1,403

2

6,45

14

3,29

100

2,22

16

1,728

5

1,397

2

6,15

4

3,25

68

2,19

23

1,716

3

1,389

3

5,81

36

3,08

76

2,16

10

1,700

3

1,381

4

5,62

8

3,02

10

2,14

6

1,677

4

1,366

3

5,48

8

2,98

42

2,11

5

1,667

4

1,351

2

5,36

2

2,94

29

2,08

15

1,647

5

1,335

3

5,19

25

2,90

12

2,06

6

1,639

6

1,312

2

 

В ИК-спектре поглощения некоординированной молекулы никотиновой кислоты (НК) найдены частоты при 3446, 3072, 2919, 2852, 2558, 1947, 1922, 1693 (С=О), 1595 - νк, 1480 - νк, 1415, 1319, 1296, 1182, 1136, 1113, 1087, 1030, 953, 830, 810, 745, 691, 681, 639 и 496 см-1.

ИК-спектры поглощения комплексного соединения Zn(NO3)2‧CO(NH2)2‧H2NCONHNO2‧3H2O обнаружены следующие частоты: 3452, 3351, 3243, 2370, 1714, 1622, 1583, 1494, 1397, 1148, 1080, 1048, 1021, 825, 774, 731, 606, 568, 468, 446.

ИК-спектры поглощения комплексного соединения Zn(NO3)2‧CO(NH2)2‧NC5Н4СОOH 2H2O обнаружены следующие частоты: 3562, 3453, 3355, 3160, 3076, 2364, 1723, 1633(CO karb), 1560 - (NC6H5), 1579, 1535, 1480 – (CN karb), 1433, 1413, 1317, 1281, 1193, 1173, 1142, 1109, 1040, 1022, 978, 913, 857, 839, 816, 755,745, 696, 678, 668, 648, 597, 566, 545, 429.

С переходом в координированное состояние в молекуле карбамида и комплексного соединения состава Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙H2NCONHNO2∙3H2O установлена координация молекулы карбамида через атом кислорода карбонильной группы. Об этом свидетельствует уменьшение частоты связи С=О на 39 см-1 и увеличение частоты валентного колебания связи С-N на 33 см-1 в случаях координированного состояние молекулы карбамида.

ИК-спектры поглощения свободной молекулы нитрокарбамида вместе с другими частотами имеет две характеристические частоты при 1703– ν(СО) и 1462 - ν(CN). Указанные частоты претерпевают изменения, когда молекула нитрокарбамида координируется через атом кислорода карбонильной группы. Частота валентного колебания связи С=О понижается на 43 см-1, а вторая частота повышается на 32 см-1.

В ИК-спектрах поглощения молекулы никотиновой кислоты наблюдаются изменения характеристических частот в области валентных колебаний связи С=О, C-N и колебаний кольца. Обнаруженные изменения характеристических полос свидетельствуют о координации никотиновой кислоты с атомами цинка через атом азота пиридинового кольца.

Таблица 3.

Дериватографические данные термолиза смешаннолигандных комплексов нитрата цинка

Температур-ный интервал эффекта, °С

Пик эффекта,°С

Убыль массы,%

Общая убыль массы

Природа эффектов

Образующиеся соединения

Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙H2NCONHNO23H2O

60 – 157

118

13,69

13,69

Эндотермическая

Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙H2NCONHNO2

157 – 180

168

5,48

19,17

Экзотермическая

Продукт термолиза

180 – 210

200

4,11

23,28

Эндотермическая

Продукт термолиза

210 – 235

218

2,74

26,02

Экзотермическая

Продукт термолиза

235 – 280

268

15,75

41,77

Экзотермическая

Продукт термолиза

280 – 420

415

30,13

71,90

Экзотермическая

Продукт термолиза

420 – 540

525

4,11

76,01

Экзотермическая

Продукт термолиза

540 – 620

610

0,14

76,15

Экзотермическая

Продукт термолиза

620 – 680

675

0,14

76,29

Экзотермическая

Продукт термолиза

680 – 740

728

0,14

76,43

Экзотермическая

Продукт термолиза

740 – 758

750

0,14

76,57

Экзотермическая

Продукт термолиза

758 – 780

770

0,14

76,71

Экзотермическая

Продукт термолиза

780 – 820

812

0,14

76,85

Экзотермическая

Продукт термолиза

Zn(NO3)2∙CO(NH2)2∙NC5Н4СОOH∙2H2O

70 – 113

78

4,45

4,45

Эндотермическая

Zn(NO3)2∙ CO(NH2)2 ∙NC5Н4СОOH‧ ‧H2O

113 – 130

120

4,45

8,9

Эндотермическая

Zn(NO3)2 ∙CO(NH2)2∙NC5Н4СОOH

130 – 160

155

3,42

12,32

Эндотермическая

Продукт термолиза

160 – 175

170

0,68

13,00

Экзотермическая

Продукт термолиза

175 – 200

180

4,79

17,79

Эндотермическая

Продукт термолиза

200 – 240

233

4,79

22,58

Экзотермическая

Продукт термолиза

240 – 273

270

2,05

24,63

Эндотермическая

Продукт термолиза

273 – 280

276

1,37

26,00

Экзотермическая

Продукт термолиза

280 – 288

285

2,05

28,05

Экзотермическая

Продукт термолиза

288 – 296

293

35,62

63,37

Экзотермическая

Продукт термолиза

296 – 360

340

4,79

68,46

Экзотермическая

Продукт термолиза

360 – 400

390

6,85

75,31

Экзотермическая

Продукт термолиза

400 – 472

460

0,68

75,99

Экзотермическая

Продукт термолиза

472 – 490

480

0,14

76,13

Эндотермическая

Продукт термолиза

490 – 560

545

0,14

76,27

Экзотермическая

Продукт термолиза

560 – 640

630

0,14

76,41

Экзотермическая

Продукт термолиза

640 – 760

750

0,14

76,55

Экзотермическая

Продукт термолиза

760 -810

805

0,14

76,69

Экзотермическая

Продукт термолиза

 

Отмечено, что термолиз комплексного соеди­нения зависит от состава и характера окружения координационного узла (таблица 3). Обнаруженные эндотермические и экзотермические эффекты соответ­ствуют ступенчатому удалению молекул воды, карбамида, разложению координированной молекулы нитрокарбамида, никотиновой кислоты, распаду нитратных фрагментов и горению продуктов термолиза с образованием оксида цинка. 

Заключение

Разработаны условия синтеза, выделены в твердом состоянии два смешаннолигандных координа­ционных соединения нитрата цинка с карбамидом, нитрокарбамидом и никотиновой кислоты. С помощью рентгенофазового, колебательной спектроскопии, дериватографического анализов доказаны индивидуальность, способы координации молекул карбамида, нитрокарбамида, нитратных фрагментов и термическое поведение синтезированных соединений.

 

Список литературы:
1. Мелдебекова С.У., Азизов Т.А. Псевдоамидные комплексные соединения ацетата никеля (II) // Узбекский химический журнал. – Ташкент. 2002. -№5. – С. 23 – 28.
2. Азизов О.Т. Комплексные соединения пальмитатов, олеатов, стеаратов ряда 3d-металлов с некоторыми амидами: Дисс.… канд. хим. наук.- Ташкент: 2006. – 168 с.
3. Хасанов Ш.Б. Разнолигандные координационные соединения стеаратов кобальта (II), никеля (II) и ме-ди(II): Дисс….канд.хим.наук. –Ташкент: 2011. – 124 с.
4. Хайдаров Д.М., Азизов Т.А., Азизов О.Т. Смешаннобензамидные координационные соединения сукцината кальция с тиокарбамидом, нитрокарбамидом и никотинамидом // Узб.хим.журн. –2015.-№1.– С. 3-8.
5. Ибрагимова М.Р., Азизов Т.А., Хасанов Ш.Б. Синтез и исследование смешаннокарбамидных координаци-онных соединений никотинатов магния и кальция// Химическая промышленность. – Россия – 2015. - №4.-С.176 – 182.
6. Скопенко В.В. Прямой синтез координационных соединений. Украина Киев.1997. –175 с. Монография. – К.: Вентури, 1997. – 176 с.
7. Жебентяев А.И., Жерносек А.К., Талутъ И.Е. Аналитическая химия. Химические методы анализа. - Минск: Новое Знание, 2011. – 542 с.
8. Баженова Л.Н. Количественный элементный анализ органических соединений. – Екатеринбург: 2008. –С.356.
9. Кузьмичева Г.М. Порошковая дифрактометрия в материаловедении. - М: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2005. –Ч.1. – 90 с.
10. Якимов И.С., Дубинин П.С. Количественный рентгенофазовый анализ. – К.:ИПК СФУ, 2008. – 25 с.
11. Gabbot P.(ed.) Principles and Applications of Thermal Analysis. – Singapore: Wiley – Bleckwell, 2008. – 480 p.

 

Информация об авторах:

Шарипова Лобар Акрамовна Lobar Sharipova

докторант (PhD), Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

doctoral student Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent


Азизов Тахир Азизович Takhir Azizov

д-р хим. наук, профессор, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент 

Ac.Sci. RUz Institute of general and inorganic chemistry, doctor of chemical sciences, professor, Uzbekistan, Tashkent


Ибрагимова Мавлуда Рузметовна Mavluda Ibragimova

ст. науч. сотр., Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Ac.Sci. RUz Institute of general and inorganic chemistry, senior scientific researcher, Uzbekistan, Tashkent


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.