ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПЛЕКСА ГЛИЦИРРИЗИНОВОЙ КИСЛОТЫ С КАДМИЕМ

STUDY OF THE PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF THE COMPLEX OF GLYCYRRHIZIC ACID WITH CADMIUM
Цитировать:
Мамбетмуратова М.П., Абдурахманова У.К. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПЛЕКСА ГЛИЦИРРИЗИНОВОЙ КИСЛОТЫ С КАДМИЕМ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 9(111). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15908 (дата обращения: 26.02.2024).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2023.111.9.15908

 

АННОТАЦИЯ

В статье описаны способы получения комплексного соединения кадмия с глицирризиноваой (Cd-R) кислотой. Представлены результаты изучения физико-химических свойств полученного соединения. Структуру комплекса Cd-R исследовали методами ИК-спектроскопии. Количественный анализ кадмия в комплексе изучали с использованием оптико-эмиссионного спектрометрического метода.

ABSTRACT

The article describes methods for obtaining a complex compound of cadmium with glycyrrhizic (Cd-R) acid. The results of studying the physicochemical properties of the obtained compound are presented. The structure of the Cd-R complex was studied by IR spectroscopy. The quantitative analysis of cadmium in the complex was studied using the optical emission spectrometric method.

 

Ключевые слова: глицирризиновая кислота, кадмий, экотоксиканты, структура, спектральные характеристики, ИК-спектроскопия, комплексообразование,

Keywords: glycyrrhizic acid, cadmium, ecotoxicants, structure, spectral characteristics, IR-spectroscopy, complexation.   

 

Одной из актуальных экологических проблем мира является загрязнение окружающей среды экотоксикантами. Возникновение токсичных загрязнений может быть связано как с накоплением природных элементов или соединений, обладающих токсичностью, так и с получением новых веществ, представляющих опасность для экосистемы. В этом случае примером служит загрязнение сточных и поверхностных вод радионуклидами и солями тяжелых токсичных металлов (ТТМ) [1; 2].  

Поэтому в последние годы все более серьезными становятся проблемы безопасности пищевых продуктов, вызванные загрязнением воды, воздуха и почвы тяжелыми и токсичными металлами. Учитывая наличие ТТМ в пищевых продуктах и ​​их сильную канцерогенность, необходимо разработать эффективные методы анализа их содержания в воде, воздухе и почве, а также в пищевых продуктах. В результатах исследований негативного воздействия соединений тяжелых и токсичных металлов на окружающую среду подтвержден высокий уровень их токсичности [3; 4]. Особенно соединения кадмия являются канцерогенными веществами. Механизм канцерогенного действия кадмия заключается в связывании карбоксильной группы, амино и особенно сульфидных групп белковых молекул в живом организме, в результате чего нарушается система активности ферментов, а также растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь серьезно поражают центральную нервную систему, печень и почки [3; 5].

С учетом этого поставлена ​​цель разработки экспрессных, селективных, высокочувствительных аналитических методов анализа ионов кадмия. В наших исследованиях мы стремились получить комплекс глицирризиновой кислоты (ГК) с ионом кадмия, изучить ее структуру и физико-химические свойства.

Экспериментальная часть

Методы исследования. Концентрирование, тонкослойная хроматография, сушка, лиофилизирование, рН-метрия, измерения температуры плавление вещества, ИК-спектроскопия, метод оптико-эмиссионного спектрометрия с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-ОЭС) (Аvio 200).

Химические реактивы. В работе использовали реагенты квалификации х.ч.  и  ч.д.а.

Приготовление раствора: Рабочий раствор кадмия (II) готовили растворением точной навески солью  (квалификации х.ч.) в дистиллированной воде. Исходный раствор реагента готовили растворением в этиловым спирте точной навески реагента, предварительно очищенного двойной перекристаллизацией на водно-этанольном растворе.

Использовали органические растворители квалификации х.ч. или предварительно очищали перегонкой, чистоту контролировали по температуре кипения.

Материалы и оборудование. Кислотность раствора комплекса контролировали стеклянным электродом на рН-метре COMBI 5000 (Германия). Для тонкослойной хроматографии (ТСХ) использовали пластины «Silufol» (Чехия), прибор ПТП ТУ 25-11-1144 для измерения температуры плавление вещества, мешалку магнитную ММ-5 ТУ 25-11834-80, ИК-спектры сняты с твердых образцов комплекса Cd-R на ИК-Фурье-спектрометре «FT-IR System-2000» (Perkin-Elmer).

Для получения диглицирризината кадмия, сначала взвешивают на аналитических весах 2 г глицирризиновой кислоты и 0,2 г азотнокислого кадмия и сушат (65-70 0С) в муфельной печи. После обезвоживания обоих веществ растворяют глицирризиновую кислоту в 50 мл спирта и азотнокислого кадмия в 50 мл воды до образования раствора. Вливают по 25 мл каждого раствора и смешивают. Полученную смесь перемешивали в течение 5 часов на магнитной мешалке.

Результаты и их обсуждение

ГК образует водорастворимые соли с некоторыми ионами тяжелых и цветных металлов (марганец, кобальт, никель, медь I, II), основные химические изменения в молекуле связаны со структурой агликонового фрагмента глицирризиновой кислоты [6] (рис.1.).

 

Рисунок 1. Структура глицирризиновой кислоты

 

Например, принадлежность глицирризиновой кислоты к классу тритерпенов доказана ее дегидратацией.

Учитывая, что одним из важных условий протекания реакции является среда раствора, была изучена рН раствора комплексного соединения. Установлено, что среда раствора составляет рН=5,2.

В качестве элюента для контроля реакционного процесса в ТСХ использовали систему ацетон:спирт (1:2). Для открытия хроматографических пятен использовали 10 % спиртовой раствор серной кислоты (H2SO4).

Реакционную смесь упаривают на роторном испарителе для удаления спирта. После удаления спирта продукт сушат в лиофилной сушке. Ионы кадмия (II) выделяли из раствора с помощью реагента в виде диглицирризината кадмия бледно-желтого цвета Cd-R.

Затем была измерена температура плавления полученного вещества. Температуру плавления веществ измеряли на приборе ПТП ТУ 25-11-1144. Установлено, что температура плавления вещества равна, Тпл=280 °C.

Полученный диглицирризинат кадмия мало растворим в воде и других органических растворителях. Эта особенность характерна для солей двухвалентных и трехвалентных металлов сапониновых кислот. Cd-R хорошо растворим в 0,01 М-1,0 М раствора щелочи. Для растворов карбонатных солей характерно выделение газа (СO2). В таблице ниже приведены некоторые физико-химические свойства полученного вещества (таблица1.).

Таблица 1.

Некоторые физические свойства комплекса Cd-ГК

Параметры

Свойства

1

рН

5,2

2

Агрегатное состояние

Твёрдый, кристалл

3

Температура плавление (Tпл.) комплекса

280 °C

4

Rf*    (система)

0.8

5

Окраска

слабо желтую

6

Выход

62,5  %

7

Расворимость

Хорошо растворим в растворах щелочей

 

Для анализа молекулярного комплексообразования использовали метод ИК-Фурье-спектроскопии. 

ИК-спектроскопия является наиболее широко используемым аналитическим методом анализа, поскольку он прост, экономичен и легко доступен для большинства лабораторий. Этот метод является одним из наиболее часто используемых для анализа молекулярных комплексов, неразрушающих физических свойств веществ [7]. Он позволяет подтвердить факт взаимодействия веществ при молекулярном комплексообразовании и выявить функциональные группы в их молекулах, ответственных за связывание [7; 8].

В ИК-спектре ГК присутствуют сигналы, относящиеся к валентным колебаниям связей С=О в составе карбоксильных групп (1719 и 1701 см–1 ) и С=О, сопряженной с двойной связью (1640 см–1) (рис.2). Полоса асимметричных валентных колебаний связи С=О в СОО– найдена при 1587 см–1 [8-10]. Валентные колебания связей СО в составе групп С–О–С и С–ОН углеводной части ГК проявляются в виде множества полос поглощения в области 1200–1000 см–1 с главным максимумом при 1035 см–1.

 

Рисунок 2. ИК-спектр ГК

 

Снимали ИК-спектр полученного диглицирризината кадмия и анализировали его путем сравнения с ИК-спектром ГК (рис. 3).

 

Рисунок 3. ИК-спектр Cd-ГК комплекса

 

В ИК-спектре диглицирризината кадмия в области 1700 см-1 наблюдаются линии поглощения групп СOOН, а в части 1659-1550 см-1 группы С11=O и СOO-. Видно, что структура ГК в значительной степени сохраняется.

Так, при воздействии на 0,1% -ный раствор кадмия глицирризиновой кислоты без присутствия универсального буферного раствора, он приобретает слабо желтую окраску, что может свидетельствовать об образовании солью вещества, позволяющего количественно определить кадмий методом атомно-эмиссионной спектрометрии (ИСП-ОЕС) с индуктивно-связанной аргоновой плазмой.

Правильность полученных результатов проверялась современным методом оптико-эмиссионной спектрометрии (ИСП-ОЕС) с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (рис.4).

Для определения количества ионов кадмия (II) в исследуемом комплексном соединении использовали градуировочную кривую спектров эмиссии в методе спектрометрия (ИСП-ОЕС). По результатам расчета диглицирризинат кадмий содержит 600051,2 мг/кг ионов кадмия (II).

 

 

 

Рисунок 4. а) интенсивность калибровочного раствора; б) график калибровки диглицирризината кадмия (II)

          

Выводы

Таким образом, можно прийти к следующим выводам:

Получено комплексное соединение кадмия с глицирризиновой (Cd-ГК) кислотой. Представлены результаты изучения физико-химических свойств полученного соединения. Структуру комплекса Cd-ГК исследовали методами ИК-спектроскопии.

Полученные результаты подтверждены современным методом (ИСП-ОЕС). Определен состав комплекса кадмия (II) с реагентом с помощью атомо-эмиссионного метода.

 

Список литературы:

  1. Женихов Н.А., Дианова Д.Г. Металлы в окружающей среде и их влияние на здоровье человека //https://elibrary.ru/pic/1pix.gif Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. − 2017. −  № 1(4). https://elibrary.ru/pic/1pix.gif −  С.72 −74.
  2. Hana R. Pohl, Nickolette Roney, and Henry G. Abadin. Metal ions affecting the neurological system // Metal ions in life sciences. − 2011. − Т. 8. − С. 247-262.
  3. Шачнева Е.Ю. Воздействие тяжелых токсичных металлов на окружающую среду // Научный потенциал регионов на службу модернизации. − 2012. − № 2 (3). − С. 127 −134.
  4. Фрадкин В. Кадмий в продуктах питания: насколько он опасен для здоровя? [Электронный ресус]. – Режим доступа: https://p.dw.com/p/IrtH (дата обращения: 15.08.2023).
  5. Аскарова М.Р., Эгамбердиев Х.К. Абдурахманова У.К. Актуальность обнаружения кадмия в объектах окружающей среды // Сборник материалов III международной научно-теоретической конференции «Актуальные вопросы естественных наук». –  Нукус, 2022. – С. 245-246.
  6. Толстиков ГА., Балтина Л.А., Шульц Э.Э., Покровский А.Г.      Глицирризиновая кислота // Биоорганическая химия. – Москва, 1997. –Т.23. – № 9. – С. 691–709.
  7. Вaсильeв A. В., Гpинeнкo E. В., Щукин A. O., Фeдулинa Т. Г. Инфpaкpaснaя спeктpoскoпия opгaничeских и пpиpoдных сoeдинeний. – Сaнкт-Пeтepбуpг: СПбГЛТA, 2007. – 30 с.
  8. Aбдуpaхмaнoвa У.К., Кушиeв Х.Х., Жумaбaeвa И.М. Пpимeнeниe мoнoaммoниeвoй сoли глициppизинoвoй кислoты в кaчeствe биoсopбaциoннoгo peaгeнтa нa иoны жeлeзa (III) // Жуpнaл Universum: химия и биoлoгия. – 2021. – №3 (81). – С. 37–42.
  9. Abdurahmanova U.K., Egamberdiev K.K. Adsorption of iron to biologically active substances// Finland International Scientific Journal of Education, Social Science – Vol. 1(1).  – 2022;  – Pp.  213–219. https://doi.org/10.5281/zenodo.7254334.
  10. Aбдуpaхмaнoвa У.К., Кушиев Х.Х. Применение монокалиевой соли глицирризиновой кислоты для определения меди (II). // Научный Вестник НамГУ. – 2021. – № 1 (121). – C. 65–72.
Информация об авторах

преподаватель кафедры «Методика преподавание химии» Нукусский государственный педагогический институт, Республика Узбекистан, г. Нукус

Teacher of the department " Methods of teaching chemistry" Nukus State Pedagogical Institute, Republic of Uzbekistan, Nukus

д-р биол. наук, заведующий кафедрой химии, Гулистанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Гулистан

Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Chemistry, Gulistan State University, Republic of Uzbekistan, Gulistan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top