СИНТЕЗ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ АММОНИЙНЫЙ СОЛИ НИКАТИНАМИДА И ИЗУЧЕНИЕ ЕЁ СВОЙСТВ

АННОТАЦИЯ

В статье изучено строение аммонийной соли никотинамида с помощью производственных, физико-химических методов исследования. Строение полученного органического соединения, содержащего третичную аммониевую группу, проанализировано с использованием ИК-спектра и спектров ПМР. Синтезирован хлорид бутилацетата (β-амидо) пиридина с выходом 75%. Поверхностное натяжение ПАВ исследовали методом Ребиндера. Организованное поверхностно-активное вещество диссоциирует в воде и образует катион. Предполагается, что этот катион оседает в пространствах структуры воды с углеродным радикалом и приводит к структуре воды.

ABSTRACT

The article studied the structure of the ammonium salt of nicotinamide using industrial, physico-chemical research methods. The structure of the resulting organic compound containing a tertiary ammonium group was analyzed using the IR spectrum and PMR spectra. (β-amido) pyridine butyl acetate chloride was synthesized in 75% yield. The surface tension of the surfactant was studied by the Rehbinder method. The organized surfactant dissociates in water and forms a cation. It is assumed that this cation settles in the spaces of the water structure with a carbon radical and leads to the structure of water.

Ключевые слова: хлороформ, ацетон, диэтиловый эфир, никатинамида, бензил хлорид, бутилацетат (β-амидо) пиридина хлорид

Keywords: chloroform, acetone, diethyl ether, nicatinamide, benzyl chloride, butyl acetate (β-amido) pyridine chloride

Введение. Известно, что органические соединения, содержащие четвертичную аммонийную группу с антихолинэстеразными свойствами, как прозерин, являются крайне редкими и дорогими лекарственными средствами. Ведь синтез органических соединений, содержащих органическую четвертичную аммонийную группу, является актуальной задачей в области химии и фармацевтики [1]. В медицине соединения, содержащие четвертичную аммонийную группу, относятся к веществам с антихолинэстеразным действием [2]. Следует отметить, что соединения, содержащие четвертичную аммонийную группу, также проявляют противовоспалительные свойства. Синтез четвертичных аммонийных солей никатинамида и изучение их физико-химических свойств является одной из актуальных задач.

Материалы и методы. Синтез четвертичной аммонийной соли никотинамида: для синтеза использовали бензилхлорид, амид никотиновой кислоты и растворители (вода, хлороформ, ацетон, диэтиловый эфир и бензол). Для синтеза бензил хлорид никотинамида и четвертичной  амонийной соли  взяли измеренный в цилиндре 15 мл (0,12 моль) бензил хлорид, 12,2 г (0,1 моль) никотинамид, поместили в трехгорлую круглодонную колбу, установленную на водяную баню и перемешивали с помощью электрической мешалки.

После формирования увлажненной массы водяную баню нагревали в интервале температур 80-85⁰С. Одновременно запустили холодильник, установленный в колбе. Реакция продолжалась в течении 3 часов, образовавшуюся твердую кристаллическую массу дважды промывали в 350 мл ацетона. Очищенный продукт высушили в рефрижераторном приборе, высушивающем в циркулирующем потоке горячего воздуха при температуре 55-60⁰С. Выход четвертичной аммонийной соли составил 75% по сравнению с теорией. Полученная соль имеет светло желтую окраску, порошкообразная, с характерным (миндальным) запахом, растворима в воде, но не растворима в органических растворителях (бензол, диэтиловый эфир, хлороформ и ацетон). Определение хлора, перешедшего в ионное состояние: 0,01 г полученного продукта, поместили в пробирку, растворили в 5 мл дистиллированной воды, прибавили 2 капли 2% раствора AgNO₃, образовался белый осадок:

Cl^-+AgNO₃=AgCl↓+NO₃^-

Определение амида в никотинамидной группе: Для определения к 0,1 г продукта прибавили 2 мл 0,1 мл раствора NaOH и нагревали, до появления запаха аммиака [4]. Структура бутилацетата (β-амидо) пиридинхлорида была подтверждена ПМР спектроскопическим анализом по структуре никотинамида. Исследуемая реакция протекает по следующей схеме:

Согласно литературным данным, продукт, полученный в результате синтеза, должен обладать противомикробными свойствами.

Результаты и их обсуждения. Изучение физическими методами исследования строения четвертичной соли никотинамида: ИК - и ПМР-спектры изучали на приборах Specord-IR-75 и UNITY Plus 400 (Varian), определяющих строение органического соединения, содержащего четвертичную аммониевую группу, в диапазоне 4000-400 см^-1. ИК-спектр синтезированных солей был получен в диапазоне 400-4000 см^-1 вформе таблетки с бромистым калием на спектрометре марки Avatar 360. Определены специфические полосы поглощения в ИК спектре полученной соли четвертичного аммония. В том числе: были определены валентные колебания СН2 группы при 2848см^-1, при 2984 см-1 валентные колебания СН3 группы, при 1216 см^-1 валентные колебания С-О связи карбоксильный группы, при 1702 см^-1 валентные колебания С=О связи, при 2689 см^-1 валентные колебания свойственной связи присоединенной к атому азота кислотного протона NH+, при 3130-3276 см^-1 валентные колебания свободной группы NH2 к которой не присоединен кислотный протон.

Приготовлены 0,1; 0,05; 0,025; 0,00625 молярные растворы коллоидного поверхностно-активного вещества (ПАВ). Их поверхностное натяжение (σ) было изучено методом Ребиндера. Для определения постоянного прибора в качестве испытуемого раствора была взята жидкость с известным поверхностным натяжением: раствор - дистиллированная вода (с=72,75 эрг/см² или 0,725 н/м 25⁰С). По результатам эксперимента, способность ПАВ снижать поверхностное натяжение воды значительно возрастает с увеличением гидрофобности ацетатного радикала, а также с увеличением количества растворенного вещества в единице объема воды.

Известно, что уменьшение поверхностного натяжения воды под действием ПАВ происходит из-за адсорбции молекул ПАВ на границе жидкость-газ [3], проявлением двумерного давления Δσ=σ0-σ, т.е. разницей поверхностного натяжения чистого растворителя (σ0) и поверхностного натяжения раствора ПАВ (σ) на границе уровней (Рис.1).

Рисунок 1 Зависимость поверхностного натяжения от концентрации

По расчетам увеличение значения σ составило 4×10^-3Дж/м². Это свидетельствует о том, что зависимость поверхностного давления исследуемого раствора ПАВ от молекулярной массы его гомологического ряда, σM=𝑓(𝑚) σ M=𝑓×𝑀 будет прямолинейной. Эту связь можно выразить уравнением первого порядка (Рис.2).

Рисунок 2. График зависимости поверхностного натяжения от логарифмического выражения концентрации

По литературным данным [4], изучаемое ПАВ диссоциируется в воде образовав при этом комплексный катион [ROOCCH2C5H5NC=O(NH2)]+.

Можно предположить, что этот катион будет присоединен к структуре воды углеродным радикалом и образует продукт в структуре воды. Это связано с образованием водородной связи с радикальными протонами воды. Это в свою очередь, препятствует поступательному движению воды, реструктурирует систему вода - ПАВ за счет связывания воды (гидрофобное взаимодействие) и образуются мицеллы.

Заключение: С использованием физико-химических методов исследования проведен синтез бутилацетата (b-амидо)пиридина хлорида с выходом 75% и изучена его структура.

Список литературы:

1. А.Н. Беляева. Физическая и коллоидная химия: ГЭОТАР-Медиа.- 2010.-704 с.
2. Зокирова Н.Т., Азамжонова Д. «Синтез четвертичных аммониевых солей никатинамида» (Материалы традиционной 70-й научной конференции студенческого научного общества, посвященной 100-летию со дня рождения профессора М.А. Азизова. Т. 2013 г.– В-130-131).
3. Зокирова Н.Т., Аминов.С.Н., Азимова.Б.Ж “Никатинамиднинг тўртламчи аммоний тузларининг олиниши ва хоссаларини ўрганиш” Интернаука Научный журнал.-Москва.-2019. №25 (107).С. 54-56.
4. Зокирова Н.Т., Ҳазратқулова С.М., Бабахонова М.Г. “Никотинамид тўртламчи аммоний тузини физик-кимёвий тадқиқот усуллари ёрдамида тузилишини ўрганиш”. Композицион материаллар журнали.-Тошкент,-2021.-№2. 221-222 бетлар.