КООРДИНАЦИОННОЕ СОЕДИНЕНИЕ М-КРЕЗОКСИАЦЕТАТА ЦИНКА С ФОРМИАТОМ КОБАЛЬТА (II)

АННОТАЦИЯ

Изучен способ синтеза комплексных соединений формиатной соли кобальта (II) с крезоксиацетатом цинка. Был проведен анализ элемента с целью определения состава синтезированных соединений. Для определения пространственной структуры и энергетических параметров синтезированных соединений был проведен квантово-химический расчет. В результате координации было определено образование координационных соединений в октаэдрической структуре.

ABSTRACT

A method for the synthesis of complex compounds of cobalt (II) formate salt with zincum cresoxyacetate has been studied. The element was analyzed in order to determine the composition of the synthesized compounds. A quantum chemical calculation was carried out to determine the spatial structure and energy parameters of the synthesized compounds. As a result of coordination, the formation of coordination compounds in the octahedral structure was determined.

Ключевые слова: координационное соединение, полиадрольный комплекс, элементный анализ, квантово-химический расчет

Keywords: coordination compound, polyhedral complex, elemental analysis, quantum chemical calculation

Изучение механизма действия лекарственных средств на организм человека является одной из актуальных проблем медицинской химии и фармакологии. Использование современных инновационных технологий играет важную роль в создании эффективных инструментов. При производстве таких инструментов большое значение имеет использование в качестве сырья материалов с антимикробными свойствами, а также простых, дешевых и известных конструкций.

Было обнаружено, что крезоксиацетат и его производные обладают иммуномодулирующими свойствами, уменьшают количество микробов в организме, защищают печень и обладают многими другими биологическими свойствами [1,2].

Обзор литературы. При реакции двух хелатирующих различных лигандов с промежуточным катионом металла и полной денатурации, превышающей возможности комплексообразователя, равновесие может быть смещено в сторону образования полиядерных гетеролигандных соединений.

Наличие биядерных соединений M₂En₂Edta₄, где М – Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, в водных растворах доказано методами спектрофотометрии, рН-метрии и криоскопии [3].

В работе [4] методом рентгеноструктурного анализа определено строение биядерного комплексного соединения никеля (II), состоящего из азацикламового лиганда и оксалат-аниона в качестве мостика. В результате изучения магнитных свойств ряда комплексов этого типа установлено, что наблюдается антиферромагнитное взаимодействие между ионами металлов, и доказано, что обменный интеграл изменяется от 11,8 см^-1 до 25,6 см^-1 (рис. 1).

Рисунок 1. Строение биядерного комплекса состава [(NiL₂)₂(ox)](ClO₄)₂

В соединении K₂[Ni(NO₃)₄], представленном в [5], цепочка ориентирована вдоль оси b (рис. 2). Ионы K⁺ располагаются между цепочками и соединяют цепочки параллельно оси ab. Атомы никеля связаны в цепочку за счет нитратных групп син-антитипа, расположенных в октаэдрическом окружении атомов металла.

Рисунок 2. строение цепочки [Ni(NO₃)₄]^2- в кристаллической структуре K₂[Ni(NO₃)₄]

Еще одно соединение с уникальной структурой описано в [6] и представляет собой никелат нитрата рубидия с ленточной структурой Rb₃[Ni₂(NO₃)₇]. Он состоит из бесконечного числа зигзагообразных полос состава [Ni₂(NO₃)₇]_n^3n-, направленных вдоль оси α, и катионов Rb⁺ между ними. Атомы никеля расположены в узлах полосы, и каждый из них имеет искаженный октаэдрический каркас, состоящий из атомов кислорода, принадлежащих двум концам (моно- и бидентатным) и трем мостиковым нитратным группам. 

Методика исследования. Для синтеза комплексных соединений использовали следующие соли: спиртовой м-крезоксиацетат и формиат кобальта(II) марки «ч.д.а». Используемые органические растворители также очищали и осушали известными методами [7].

Синтез комплексного соединения проводили по следующей методике: 0,01 моль формиата кобальта растворяли в 15 мл воды. В другом стакане растворяли 0,02 моль метакрезоксиацетата спирта в 20 мл смеси вода:ацетонитрил (1:1) на горячей водяной бане (при температуре 50-55°С). Затем к раствору формиата Co(II) по каплям добавляли горячий раствор метакриоксиацетата в спирте и смесь упаривали в течение 4 ч до уменьшения объема в 1.5 раза. Полученный раствор оставляли на 2 дня. Полученный порошок растворяют в смеси 2 мл дистиллированной воды и 2 мл спирта и оставляют на 72 часа для перекристаллизации. Выход массы полученного вещества по отношению к массе исходного вещества составил 73,2%.

Обсуждение результатов. Элементный анализ и микроструктуру синтезированного соединения определяли с помощью сканирующего электронного микроскопа Aztec Energy Advanced X-Act (Oxford) tools, энергодисперсионного рентгеновского спектрометра SEM EVO MA 10 (Zeiss). [8-9].

Микроструктура и элементный анализ комплексного соединения [Zn₂СоC₃₈O₁₆H₃₈]

Рисунок 3. Оптимизированная пространственная структура, полученная при квантово-химическом моделировании молекулы координационного соединения [Со(HCOO)₂^.2(CH₃-С₆Н₄COO)₂Zn]

При определении пространственной структуры (рис. 3) и координационного числа центрального атома в координационном соединении [Сo(HCOO)₂^.2(CH₃-С₆Н₄COO)₂Zn] неэмпирическим методом программы HyperChem 8.07 создавался входной файл в приближении MINIMAL STO-3G, а Оптимизация проводилась в программе Gaussian 9.0. в приближении неэмпирического расчета 3-21G B3LYP [10]. В результате была определена оптимальная пространственная структура для этого соединения. В этом случае анионы формиата располагаются ниже плоскости, разделяющей молекулу на две части. Две молекулы метакрезоксиацетата цинка лежат под углом над плоскостью, а еще две — поперек плоскости.

Выводы. Если посмотреть на распределение зарядов по атомам в молекуле, то здесь основные отрицательные заряды соответствуют атомам кислорода. При этом эти отрицательные заряды почти равномерно распределены по значению. Положительные заряды сосредоточены в двух атомах спирта и центральном атоме кобальта. Количественные показатели, полученные в результате элементного анализа, также соответствуют координационному соединению с октаэдрической структурой.

Список литературы:

1. Ш.А.Кадирова, З.Ш.Абдуллаева, Ш.Б.Хасанов. Гетерометаллический комплекс формиата никеля (II) с ацетатом цинка // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. – 2021. – № 8(86). – C. 46-49.
2. Шведенков Ю.Г., Вировец А.В., Лавренова Л.Г. Магнитные свойства и кристаллическая структура комплексного соединения дихлоро-бис(1-аллилтетразол)-кобальта(II) // Изв. АН. Сер. хим. –2003. – № 6. – С. 1281-1285.
3. Сидоров А.А., Александров Г.Г., Кискин М.А., Еременко И.Л. Сборка и управление геометрией наноразмерных металлосодержащих молекул. Современные проблемы общей и неорганической химии. // Сборник трудов II Международной конференции. Отв. за вып. – М. –2009, – С. 204-215.
4. Сидоров А.А., Фомина И. Г., Талисманов С. С., Александров Г. Г., Новоторцев В. М., Еременко И. Л. Формирование и превращения полиядерных гидроксо- и оксотриметилацетатных комплексов Ni(II) и Co(II) // Коорд. Химия, – 2001, –Т. 27, – 584-596.
5. Gmelin. Handbook of Inorganic and Organometalic Chemistry. – 1985. –Vol. 12. – P.1260.
6. Morozov I.V., Fedorova A.A., Rodionova T.A., Troyanov S.I., Synthesis and crystal structure of (NH₄)₃[Mn(NO₃)₄]NO₃, (NH₄)₂[Zn(NO₃)₄], and (NH₄)₃[Ni₂(NO₃)₇] ammonium nitratometallates // Russ. J. Inorg. Chem. – 2008. – Vol. 48, – Р. 985-992.
7. Суюнбекова А. Взаимодействие формиатов, ацетатов, сульфатов, бивалентных металлов с амидами и свойства твёрдых фаз.Автореферат дисс.канд.хим.наук  Бишкек, – 1999. – 25 с.
8. Зеер Г.М., Фоменко О.Ю., Ледяева О.Н. Примение сканирующей электронной микроскопии в решении актуальных проблем материаловедения // Журнал Сибирского федерального университета. – 2009. – Т.2. – №4. – С.287-293.
9. Калмыков К.Б., Дмитриева Н.Е. Сканирующая электронная микроскопия и рентгено-спектральный анализ неорганических материалов. Методическое пособию. Москва, – 2017. – С.54.
10. З.Ш.Абдуллаева, Ш.А.Кадирова, Ш.Б.Хасанов, Н.К.Рузметова. Синтез и спектроскопическое исследование координационных соединений формиата кобальта (II) с ацетатами натрия и бария // Вестник НУУз. – Ташкент, 2021. – №3/1. – С. 254-257.