СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ХЛОРИДА Fe(III) И АЦЕТАТОВ Ni(II) С 3,5-ДИНИТРОСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТОЙ

AННОТАЦИЯ

В данной статье проведен синтез комплексных соединений взаимодействием 2-гидрокси-3,5-динитробензойной кислоты (3,5-динитросалициловой кислоты) с солями: хлоридом Fe(III) и ацетатом  Ni(II).

При проведении данной химической реакции мольное соотношение исходных веществ составляет 2:1 в слабощелочной среде рН=6-8. Состав и строение новых комплексных соединений доказаны методом ИК-спектроскопии. Инфракрасные (ИК) спектры пропускания порошка 3,5-динитросалициловой кислоты, являющейся комплексов лиганд+FeCl₃, лиганд+Ni(CH₃COO)₂ были сняты при комнатной температуре в диапазоне 400÷4000 см^-1. По результатам анализа проводили сравнение изменения интенсивности и положения спектральных линий. Установлено, что координация в синтезируемых комплексах осуществляется через связь металл-кислород.

ABSTRACT

In this article, the synthesis of complex compounds was carried out by the interaction of 2-hydroxy-3,5-dinitrobenzoic acid (3,5-dinitrosalicylic acid) with salts: Fe(III) chloride and Ni(II) acetate. When carrying out this chemical reaction, the molar ratio of the starting substances is 2:1, in an alkaline environment pH = 6-8. The composition and structure of new complex compounds have been proven by IR spectroscopy. Infrared (IR) transmission spectra of 3,5-dinitrosalicylic acid powder, which is a ligand+FeCl₃, ligand+Ni(CH₃COO)₂ complex, were recorded at room temperature in the range of 400÷4000 cm-1. Based on the results of the analysis, changes in the intensity and position of spectral lines were compared. It has been established that coordination in the synthesized complexes is carried out through the metal-oxygen bond.

Ключевые слова: 3,5-динитросалициловая кислота (2-гидрокси-3,5-динитробензойная кислотная), хлорид Fe (III) и ацетаты Ni (II) соли, лиганд.

Keywords: 3,5-dinitrosalicylic acid (2-hidroksi-3,5- dinitrosalicylic acid), Fe (III) chloride and Ni (II) acetates salts, ligand.

Введение

Координационные соединения d- металлов с лигандами, содержащими кислород и азот, широко используются в медицине, сельском хозяйстве, химическом производстве и других областях. Из литературы известно, что 3,5-динитросалициловая кислота содержит азотсодержащие лиганды, а ее комплексы проявляют антимикробные, противораковые и противопростудные свойства [1]. Представители этой группы более интересны, чем другие органические лиганды, с точки зрения научной и практической значимости, донорные центры полифункциональных лигандов повышают склонность к комплексообразованию, а синтез и анализ биологически активных комплексов позволяют открыть новые аспекты координационной химии. Процесс обмена веществ в организме человека также основан на усвоении биогенных элементов в сложной форме. Железо является олигобиогенным элементом и считается самым необходимым элементом для предотвращения анемии и нарушений иммунной системы, в то время как депрессия и дерматит возникают из-за нехватки элемента никеля [4]. Все это обусловливает необходимость целенаправленного синтеза таких металлокомплексов определенной структуры.

Целью настоящего исследования является разработка метода синтеза комплексных соединений, образованных хлоридом Fe(III) и ацетатами Ni(II) с 3,5-динитросалициловой кислотой и изучение их состава и структуры современными физико-химическими методами.

Материалы и методы

Необходимые реактивы: кислота 3-5-динитросалициловая 98%, соли FeCl₃ и Ni(CH₃COO)₂ и растворители (вода, спирт, хлороформ, раствор аммиака).

Необходимое оборудование: водяная баня, pH-метр, электронные весы, пробирки, фильтровальная бумага и т. д.

Для анализа использовали инфракрасный спектрометр IRTracer-100 (Shimadzu, Япония). ИК-спектр 3-5-динитросалициловой кислоты и полученных металлокомплексов, снимали в таблетках KBr в диапазоне 400 см^-1 -2000 см^-1 .

Синтез металлокомплексов:

1) Комплекс хлорида Fe(III) с 3,5-динитросалициловой кислотой (n=2:1) ​​синтезировали следующим образом. Зная растворимость лиганда в воде (0,135 г/100 мл), к его раствору (1 моль) добавляли водный раствор соли хлорида Fe(III) (2 моль). В результате реакционная смесь приобрела темно-красный цвет (Одним из условий образования нового комплекса является изменение цвета; цвет лиганда светло-желтый, соль – темно-коричневые кристаллы). Реакцию проводили при нагревании на водяной бане в течение 20 минут, затем реакционную смесь фильтровали и оставляли кристаллизоваться в темном и прохладном месте.

Через 4 суток образовавшиеся кристаллы комплекса выделяли, промывали этанолом и сушили на открытом воздухе. Выход продукта составил 56%.

2) Комплекс ацетата никеля (II) с 3,5-динитросалициловой кислотой (n=2:1) ​​синтезировали следующим методом. К водному раствору ацетата Ni(II) добавляли спиртовой раствор лиганда (мольное соотношение n=2:1), pH=8. В результате реакционная смесь приобрела темно-зеленый цвет (одно из условий образования нового комплекса – изменение цвета; цвет лиганда – светло-желтый, соли – светло-зеленый порошок). Реакцию проводили при нагревании на водяной бане в течение 20 минут, затем реакционную смесь фильтровали и оставляли кристаллизоваться в темном и прохладном месте, вдали от солнечных лучей. Кристаллы комплекса, образовавшиеся через 3 суток, отделяли, промывали этанолом и сушили на открытом воздухе. Выход продукта составил 67%.

Состав синтезированных комплексных соединений анализировали методами ИК-спектроскопии.

Результаты и обсуждение

На рисунках 1-3 приведены ИК-спектры 3,5-динитросалициловой кислоты и синтезированных комплексов железа(III) и никеля(II).

Инфракрасные (ИК) спектры пропускания порошка 3,5-динитросалициловой кислоты, являющейся комплексов лиганд+FeCl₃, лиганд+Ni(CH₃COO)₂ были сняты при комнатной температуре в диапазоне 400÷4000 см^-1. Спектры изменяются в зависимости от состава, температуры и структурного состояния. По результатам анализа проводили сравнение изменения интенсивности и положения спектральных линий [7].

Рисунок 1. ИК спектр 3,5-динитросалициловой кислоты (C₇H₄N₂O₇)

Синтезированный комплекс [Fe(L)₃] (бидентатный) был проанализирован методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье и его ИК-спектр показан на рисунке 2.

Рисунок 2. ИК-спектр комплекса 2-гидрокси-3,5-динитробензойной кислоты с ионом Fe⁺³

Из спектра пропускания видно, что на широкой площади в диапазоне длин волн 3442-3103 см^-1 имеются характерные колебания, соответствующие гидроксогруппами.

В ИК-спектре полученного комплекса наблюдались частоты колебаний, характерные для группы C=O, соответствующие области     1665 см^-1, асимметричные частоты сильных колебаний, характерные для группы Ar-NO₂ в области 1602-1525 см^-1, и симметричные частоты сильных колебаний, характерные для Ar-NO₂. Группа NO₂ наблюдалась в области 1373-1332 см^-1. В диапазоне 1454-1435 см^-1 появилась частота, соответствующая деформационным колебаниям группы Ar-OH.

Сравнительный анализ ИК-спектров лиганда и его комплекса с ионом Fe⁺³ показал, появление дополнительных линий частотных колебаний в диапазоне частот 453-418 см^-1, что указывает на образование новые комплекс есть cвязь Me-O.

ИК-спектр того же лиганда с ионом Ni⁺² в синтезированном комплексе показывает образование водородной связь 3211 см^-1 (рис. 3).

Рисунок 3. ИК-спектр комплекса 2-гидрокси-3,5-динитробензойной кислоты с ионом Ni⁺²

В областях 1500 см^-1 присутствуют асимметричные сильные колебаний, характерные для группы Ar-NO₂, а в областях 1323 см^-1 - симметричные сильные колебания, характерные для группы Ar-NO₂. В этом синтезированном комплексе колебание, соответствующее гибридизованной связи C-H sp² в ароматическом кольце, наблюдалось при 2180 см^-1 (это кольцо могло сместиться до 821 см^-1 из-за влияния мезомерного эффекта группы –NO₂). Спектры связи C-N оказались в диапазоне 1287 см^-1. В ИК-спектрах комплексов в области 692 см^-1 обнаружены асимметричные и симметричные линии валентных колебаний, относящиеся к связи ns(Fe=O), отсутствующей в ИК-спектре лиганда. Образование новых линий поглощения в диапазоне 418-453 см-1, не наблюдаемое в спектре лиганда, указывает на то, что это валентные колебания относятся к  связи Me-O.

В таблице 1 приводится интерпретация ИК-спектров.

Tаблица 1.

Расшифровка ИК-спектров 3,5-динитробензойной кислоты и соответствующих комплексов на ее основе

Выводы

По результатам анализа ИК-спектров установлено, что синтезированы монодентатные комплексы 2-гидрокси-3,5-динитробензойной кислоты с ионами железо(III) и никеля(II), так как ионы металлов связаны с лигандом координационной связью.

 На основании результатов ИК-спектроскопического анализа состава и строения синтезированных комплексов предложено следующее строение смешанных металлокомплексов, образуемых 3,5- динитросалициловой кислотой с Fe(III) и Ni(II):

Список литературы:

1. Raxmonova D.S, Kadirova Z.Ch., Kadirova Sh.A., Parpiev N.A., Juraqulova N.X. Co(II) va Cu(II) larning 2-amino-1-metilbenzimidazol bilan aralash metalli kompleks birikmalari sintezi va tadqiqoti // Kimyo va kimyo texnologiyasi. 2015 y. №1. 40-42 bet.
2.  Парпиев Н.А., Рахимов Х.Р., Муфтахов А.Г. Теоретические основы неорганической химии. Тошкент: «Узбекистон», 2000. 479с.
3. Умаров Б.Б., Сулаймонова З.А., Тиллаева Д.М. Синтез лигандов на основе производных ферроцена с гидразидами моно- и дикарбоновых кислот // Universum: Химия и биология. Россия, –2020. № 3(69). –С. 19-22
4. Zayniddinovna X.S. Makroelimentlar, biogen, mikroelementlar, makroillik. 2023 — Toshkent.
5. Муминова Ш.Н., Тураев Х.X., Мукумова Г. Синтез и исследование хелатообразующих сорбентов на основе меламина, формалина и лимонной кислоты // Universum: технические науки: научный журнал. № 12(117). декабрь-2023 г. Часть 6. - С. 21-24.
6. Эргашева Р.У., Джуракулова Н.Х. Синтез и исследование металлокомплексных соединений на основе 2-(3-гидроксипропил) бензимидазольных солей Со (II), Ni (II), Cu (II) // Universum: химия и биология: научный журнал. – № 6(96). Июнь-2022 г. Часть 3. – С. 13-19.
7. Хаитбаев А.Х., Маулянов С.А., Тошов Х.С. Анализ органических соединений методами УФ- и ИК-спектра: Методическое пособие / Национальный университет Узбекистана, Ташкент, 2020. 81 стр.
8. Эргашева Р.У., Джуракулова Н.Х., Эргашева К.И.  Изучение комплекса солей Ni(II) с 2-(3-гидроксипропил) бензимидазолом методом термического анализа // Universum: технические науки: научный журнал. № 12(117). декабрь-2023 г. Часть 6. - С. 58-62.
9. Özokan G, Sağır T, Emekli Alturfan E. Synthesis of Natural Salicylic Acid as a Cosmetic Ingredient Using Green Chemistry Methods // Experimed. 2022;12(1):12-17. https://doi.org/10.26650/experimed.2022.1068934
10. Якубов Э.Ш., Тожиев С.М., Шокиров Ж.Н., Умарова С.Р. Координационные соединения кобальта(II), меди(II) и цинка с 2- аминохиназолоном-4// Universum: химия и биология: научный журнал. – Выпуск: 5(95) Май. Москва-2022. Стр. 66-70.