Синтез и исследование координационного соединения хлорида кадмия (II) с моноэтаноламином и п-гидроксибензойной кислотой

АННОТАЦИЯ

Синтезировано координационное соединение хлорида кадмия (II) с моноэтаноламином и п-гидроксибензойной кислотой. Методом элементного анализа установлен состав синтезированного соединения. Структура синтезированного соединения установлено методом рентгеноструктурного анализа. Установлено, что анионы хлора полностью замещаются двумя молекулами п-гидроксибензойной кислоты, а также происходит координация двух молекул моноэтаноламина. При этом координация аниона п-гидроксибензойной кислоты происходит бидентатно с помощью двух атомов кислорода карбоксильной группы. Моноэтаноламин также проявляет бидентатность, координация происходит за счет атомов кислорода гидроксильной и азота аминогруппы.

ABSTRACT

A coordination compound of cadmium (II) chloride with monoethanolamine and p-hydroxybenzoic acid was synthesized. The composition of the synthesized compound was determined by the method of elemental analysis. The structure of the synthesized compound was established by X-ray structural analysis. It was found that chlorine anions are completely replaced by two molecules of p-hydroxybenzoic acid, and coordination of two molecules of monoethanolamine also occurs. In this case, the coordination of the anion of p-hydroxybenzoic acid occurs bidentate with the help of two oxygen atoms of the carboxyl group. Monoethanolamine also exhibits bidentity; coordination occurs due to the oxygen atoms of the hydroxyl and nitrogen groups of the amino group.

Ключевые слова: координационное соединение, моноэтаноламин, элементный анализ, рентгеноструктурный анализ.

Keywords: coordination compound, monoethanolamine, elemental analysis, X-ray structural analysis.

Своевременная борьба с болезнями и вредителями имеет большое значение при выращивании высококачественных культур. Однако во многих странах 20-30% ежегодного урожая теряется в результате повреждения сельскохозяйственных культур сорняками, вредителями и болезнями.

Одним из основных недостатков веществ, применяемых против вредителей, болезней и сорняков сельскохозяйственных культур является широта диапазона их воздействия, наряду с вредителями в биоценозе, происходит уничтожение всех полезных насекомых, а также стала очевидной важность разработки новых, экологически чистых методов защиты растений в связи с ухудшением экологической ситуации.

В основе обеспечения продовольственной безопасности лежит дальнейшее повышение урожайности сельскохозяйственных культур, применение современных инновационных технологий, создание эффективных стимуляторов, ускоряющих рост и повышающих производительность культур, а также синтез новых фунгицидов, применяемых против вредителей.

Большое значение при синтезе таких препаратов имеет использование в качестве исходных веществ простых, доступных и хорошо известных по свойствам веществ, проявляющих в то же время антимикробный и стимулирующий характер. В число таких веществ входят обычные монопроизводные бензойной кислоты – все изомеры нитро-, амино- и гидроксибензойных кислот (основной лиганд), а в качестве вспомогательного лиганда целесообразно использование моно-, ди и триэтаноламинов, имеющих схожую биоактивность.

В данной работе проведен синтез и исследование координационного соединения хлорида кадмия (II) с моноэтаноламином и п-гидроксибензойной кислотой.

Количество металла в синтезированном соединении определен на атомно-абсорбционном спектрометре Novaa 300 производства Analytik Jena (Германия), углерод, водород и азот определяли на аппарате «ЕА 1108» фирмы Carlo-Erba (Италия) (табл.1). Рентгеноструктурный анализ проводили при 293 К в автоматическом дифрактометре Xcalibur ROxford Diffraction (Cu Karadiation, k = 1.54184 Å, режим xscan, графитовый монохроматор).

Методика синтеза координационного соединения. Приготовили 0,01 молярный раствор СdCl₂ в 25 мл воды в присутствии серной кислоты. 0,02 молярный растров п-гидроксибензойной кислоты готовили растворением кислоты в 25 мл этанола. В двухгорлой колбе объемом 100 мл смешали приготовленные растворы и в качестве связующего вещества добавили 0,02-0,05 мг моноэтаноламина (МЭА), в колбу установили термометр и обратный холодильник и при нагревании смешивали на магнитной мешалке в течении 1-1,5 часов. Температура в сосуде поддерживалась в диапазоне 45-. После оставляли раствор и на 5-день появились монокристаллы. Монокристаллы промывали этиловым спиртом. Схема получения смешаннолигандного координационного соединения:

2C₇H₆О₃+C₂H₅ОH+CdCl₂+H₂О+2МЭА=[Cd(ПГБК)₂(МЭА)₂] +2HCl

Выход продукта 60 %, t_пл. = 191-193ºC.

Таблица 1.

Элементный анализ координационного соединения хлорида кадмия (II) с моноэтаноламином и п-гидроксибензойной кислотой

Для установления центров координации лигандов с центральным ионом проведен ИК-спектроскопический анализ синтезированного соединения (рис.1).

Рисунок 1. ИК-спектры синтезированного соединения

Наличие в ИК-спектрах синтезированного соединения частот поглощения в области 427-480 см^-1 указывает на наличие связи Ме-О. Частоты поглощения при 546-600 см^-1 принадлежат связи Me-N. Таким образом можно предположить, что моноэтаноламин координируется с центральным атомом через атомы кислорода гидроксильной группы и азота аминогруппы.

Также в ИК-спектрах можно увидить две интенсивные полосы при 1377 см^-1 и 1549 см^-1, которые принадлежат к ассиметрическим и симметричным колебаниям карбоксильной группы п-гидроксибензойной кислоты. Разность этих колебаний составляет 172 см^-1 и соответствует бидентатной координации карбоксильной группы.

Исходя из результатов ИК-спектроскопических исследований можно утверждать, что два атома моноэтаноламина образуют 4 связи с центральным атомо посредством атомов кислорода и азота, также две молекулы п-гидроксибензойной кислоты образуют 4 координационных связей с центральным атомом за счет двух атомов кислорода карбоксильной группы.

Для установления термической устойчивости синтезированного координационного соединения проведен термический анализ (рис.2).

Рисунок 2. Дериватограмма синтезированного соединения

Как видно из дериватограммы имеются два эндоэффекта при 115.5^оС, 199.7^оС и два экзоэффекта при 168.9^оС, 222.3^оС. Первый эндоэффект связан с началом расщепления и расплавления молекулы моноэтаноламина, последующий эндоэффект при 199.7^оС может соответствовать началу разложения оставшейся молекулы с отщеплением молекулы п-гидроксибензойной кислоты. Два экзоэффекта соответствуют горению расщепленной молекулы моноэтаноламина и п-гидроксобензойной кислоты [4].

Для уточнения структуры получен монокристалл синтезированного координацинного соединения и изучен методом рентгеноструктурного анализа (рис.3).

Рисунок 3. Структура смешанолигандного координационного соединения Cd²⁺ с этаноламином и п-гидроксибензойной кислотой

Как видно из приведенной структуры, выводы, сделанные при анализе ИК- спектров полностью подтверждаются. Две молекулы этаноламина координируются с центральным атомом через атомы кислорода и азота, карбоксильная группы п-гидроксибензойной кислоты координируется бидентатно [5]. Координационное число центрального атома равна 8.

Таким образом, синтезировано новое координационное соединение кадмия (II) с моноэтаноламином и п-гидроксибензойной кислотой. Состав синтезированного соединения установлено методом элементного анализа. Строение координационного соединения изучено методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурным анализом. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии изучена термическая устойчивость полученного комплекса. Установлено, что соединение начинает разлагаться при 115.5^оС.  

Список литературы:

1. Парпиев Н.А., Маткаримова Н.О., Хасанов Ш.Б. Синтез и исследование координационных соединений двухвалентных кобальта, никеля и меди с 2-меркаптобензтиазолом // Universum: технические науки. 2019. №11-3 (68).
2. Парпиев Н.А., Маткаримова Н.О., Хасанов Ш.Б. ИК-спектроскопическое исследование координационного соединения 2-меркаптотиазолина с солями двухвалентных кобальта, никеля и меди // Universum: химия и биология. 2019. №10 (64).
3. N.A. Matkarimova, N.A. Parpiev, Sh.A. Kodirova, Sh.B. Hasanov, Complexes with the participationof salts Cu (II), Co (II), Ni (II) with 2 mercaptothiazoline,2-mercaptobenzothiazoleand thiamine hydrochloride, European Journal of Molecular & Clinical Medicine, 2020, V.7, №2, р.1039-1043
4. Kudiyarova, A.D., Ashurov, J.M., Ibragimov, A.B., Sabirov, V.K., Ibragimov, B.T. Synthesis, сrystal structure and Hirshfeld surface analysis of ciprofloxacinium tetrachlorocadmium dihydrate//Chemical Data Collections, 2021, 31, 100633
5. Ashurov, J.M., Izotova, L.Y., Tashkhodzhaev, B., Olimova, M.I., Ibragimov, B.T. Crystal and Molecular Structure of β-(N-Benzothiazoline-2-One) Propionic Acid and Its Ethylenediammonium Salt //Journal of Structural Chemistry, 2018, 59(3), p. 684–688