Закономерности ионообменной экстракции анионов 2(4)-октиламинопиридинами из водных сред

Цель исследования. На основании результатов исследования солей 2(4)-октиламинопиридинов (2(4)-ОАП) физическими методами и их распределения в двухфазной системе вода – хлороформ установить закономерности ионообменной экстракции анионов с использованием ароматических аминов.

Методы. Химический синтез 2(4)-ОАП и их галогенидов, спектрофотометрия для определения концентрации 2(4)-ОАП в водной и органической фазе, характеризация 2(4)-ОАП и их галогенидов методами ИК, ПМР и ЭСХА спектроскопии.

Результаты. Синтезированы по оригинальным методикам и идентифицированы 2(4)-ОАП и их галогениды. Определены логарифмы констант распределения солей 2-аминопиридина и 4-ОАП с однозарядным анионом в двухфазной системе вода - хлороформ. Показано, что полученные константы растут в ряду F– < Сl– < NO3–< Br– < ClO4– < SCN- < I–. При этом линейная корреляция между логарифмами констант и энергии гидратации анионов в этом ряду в целом, характерная для экстракции алифатическими аминами и четвертично-аммониевыми основаниями (ЧАО), не наблюдается. Результаты исследования галогенидов 2(4)-ОАП физическими методами свидетельствуют о перераспределении электронной плотности в ароматическом катионе в зависимости от природы аниона, что обеспечивает избирательность экстракции «мягких» (по Пирсону) анионов 2(4)-ОАП из водных сред.

Заключение. Закономерности анионообменной экстракции 2(4)-ОАП, а также, видимо, и других ароматических аминов, с одной стороны, и алифатических аминов и ЧАО – с другой, совпадают только по отношению к «жестким» анионам. Положение меняется при экстракции «мягких» анионов. Из-за специфичности межионного взаимодействия ароматические амины более избирательны по отношению к «мягким» анионам, в том числе, видимо, и к некоторым ацидокомплексам «мягких» катионов металлов, например по отношению к галогенидным комплексам платиновых и других редких металлов, которые экстрагируются 2(4)-ОАП лучше, чем алифатическими аминами и ЧАО.

1. Ageeva L. S., Borsch N. A., Kuvardin N. V. 2(4)-Aminopyridines as ligands in the coordination and extraction chemistry of platinum metals / Exploring Chemistry with Pyridine Derivatives. 2023. January. https://doi.org/10.5772/intechopen.106376.

2. Борщ Н. А. Теория и практика экстракционных методов / отв. ред. И. П. Алимарин, В. В. Багреев. М.: Наука, 1985. 269 c.

3. Исследование химизма экстракции иридия 2-октиламинопиридином / Н. А. Борщ, О. М. Петрухин, А. Б. Соколов [и др.] // Журнал неорганической химии. 1981. Т. 26, № 3. С. 734– 743.

4. 4-Октиламинопиридин – экстракционный реагент на иридий / И. Ф. Серегина, О. М. Петрухин, А. А. Формановский [и др.] // Доклады АН СССР. 1984. Т. 275, № 2. С. 385–387.

5. Взаимодействие ионов платиновых и переходных металлов c 2(4)-аминопиридинами в водных растворах в условиях, приближенных к процессам их экстракционного выделения и разделения / Л. С. Агеева, Н. А. Борщ, Н. В. Кувардин [и др.] // Журнал физической химии. 2023. Т. 97, № 1. С. 55–69. https://doi.org/10.31857/S0044453723010028.

6. Борщ Н. А., Мальцева Н. Г. Специфичность межионного взаимодействия 2-октиламинопиридина и некоторые аспекты избирательной экстракции неорганических анионов ароматическими аминами // Журнал неорганической химии. 1982. Т. 27, № 9. С. 2355.

7. Шмидт B. C., Межов Э. А. Строение и экстракционная способность аминов и их солей // Успехи химии. 1965. Т. 34, № 8. С. I388–I4I5.

8. Чичагова Г. Н., Иванов И. М., Гиндин Л. М. Анионообменный экстракционный ряд. Термодинамические характеристики экстракции анионов солями тетраоктиламмония // Известия Сибирского отделения Академии наук СССР. Серия химических наук. 1974. № 7, вып. 3. С. 48–53.

9. Davies I. T., Ridcal E. K. Interfacial phenomena. 2th ed. New York, Academic Press. Inc., 1963. 480 р.

10. Mukerjec P. J., Ray A. Charge-transfer interactions and the polarity at the surface of micelles of long-chain pyridinium lodides // Phys. Chem. 1966. Vol. 70, no. 7. P. 2144–2149.

11. Борщ Н. А., Петрухин О. М. Экстракционное концентрирование иридия и родия 2-октиламинопиридином // Журнал аналитической химии. 1978. Т. 33, № 11. С. 2181–2190.

12. Борщ Н. А., Петрухин О. М. 2-Октиламинопиридин – новый экстракционный реагент // Журнал аналитической химии. 1978. Т. 33, № 9. С. 1805–1812.

13. Сидоренко С. В., Агеева Л. С., Борщ Н. А. Исследование продуктов синтеза 4-октиламинопиридина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 1(22). С. 117–122.

14. Борщ Н. А. Синтез структурированного полиэтилентерефталата для исследования механизма гелеобразования в условиях его промышленного производства // Известия Курского государственного технического университета. 2004. № 1(12). С. 103–106.

15. Борщ Н. А., Агеева Л. С., Фролова А. Ю. Влияние распределения 4(2)-октиламинопиридинов в системе вода (HCl)/хлороформ на экстракцию ионов металлов из хлоридных растворов // Журнал физической химии. 2019. Т. 93, № 5. С. 661–667.

16. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. К. П. Мищенко и А. А. Равделя. 7-е изд. Л.: Химия, 1974. 200 с.

17. Ефремова А. Н., Борщ Н. А. Спектрофотометрическое определение константы ионизации монопротонированной формы 4-октиламинопиридина // Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии: материалы Международной научной конференции. Курск: Университетская книга, 2016. С. 120–122.

18. Вдовенко B. M., Липовский А. А., Никитина С. А. Водородная связь в солях алкиламмония // Радиохимия. 1964. Т. 6, вып.1, С. 56–62.

19. Клопман Г. Н. Реакционная способность и пути реакций. М.: Мир, 1977. 384 с.

20. Белеванцев В. И., Пещевицкий Б. И. Исследование сложных равновесий в растворах. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1978. 195 с.

21. Петрухин О.М., Борщ Н.А. Оценка констант устойчивости и констант экстракции комплексов металлов с серосодержащими хелатообразующими реагентами с использованием принципа ЖМКО // Координационная химия. 1982. Т. 8, № 1. С. 22–28.