Кислотно-основные свойства N-н-пропил, N-н-бутил и N-н-гептил производных аминометансульфокислоты
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
На основании данных рН-метрии установлены температурные зависимости констант
ионизации N-н-пропил, N-н-бутил и N-н-гептил производных аминометансульфокислоты в водных растворах (в изоэлектрической точке при ионной силе 4,94∙10-4 М) в
области 293 – 313 K. Определены значения DG, DH и DS диссоциации и методом QSAR
оценена липофильность указанных кислот. Выявлены корреляции между результатами
обработки экспериментов и данными квантово-химических расчетов.
Здійснено рН-метричне дослідження кислотно-основних властивостей N-н-пропіл (n-PrAMSA), N-н-бутил (n-BuAMSA) та N-н-гептил (n-HpAMSA) похідних амінометансульфокислоти (YAMSA) у водних розчинах в області 293 – 313 K. Розраховано іон-молекулярний склад систем YN+ H2CH2SO2O- – YNHCH2SO2O- – H 2O, концентраційні константи дисоціації за другим ступенем n-PrAMSA, n-BuAMSA і n-HpAMSA (в ізоелектричній точці при іонній силі 4,94∙10-4 М) та визначені температурні залежності DG, DH та DS в інтервали температур 293 – 313 К. Показано, що зазначені YAMSA у водних розчинах існують при співвідношенні CNaOH/QYAMSA < 0,5 переважно у вигляді цвиттер-іонів; вміст аніонів YNHCH2SO2O- прямо пропорційний співвідношенню CNaOH/QYAMSA. Методом QSAR оцінена липофільність зазначених кислот. Виявлено кореляції між результатами експериментів і даних квантово-хімічних розрахунків. У випадку амінів, для котрих емпирична функція, що поєднує їхні основність та ліпофільність (рKа + lgPow) ≤ 11,08, з підвищенням їхнього pKaсила відповідних їм кислот (pKYAМSA ) понижується. Визначено межі рН буферної дії їхніх водних розчинів при 298 К; показано, що за допомогою n-PrAMSA, n-BuAMSA и n-HpAMSA можна підтримувати кислотність середовища в області фізіологічних значень рН (6,8 ÷ 7,8). Показано, що посилення електроноакцепторних властивостей N-замісника призводить до зниження впливу температури на значення термодинамічних функцій дисоціації амінометансульфокислот, синтезованих з амінів, для котрих рKа + lgPow ≤ 11,08. Із зростанням температури значення DH і DS дисоціації n-PrAMSA та n-BuAMSA знижуються, а n-HpAMSA – навпаки, підвищуються, причому для n-PrAMSA та n-BuAMSA при T < Tекстр. реакція є ендотермічною, а при T > Tекстр. – екзотермічною. Для процесу дисоціації досліджених кислот відзначена ентальпійно-ентропійна компенсація з «ізотермодинамічною температурою» 303 К.
Acid-base properties of aminomethanesulfonic acid N-n-propyl (n-PrAMSA), N-n-butyl (n-BuAMSA) and N-n-heptyl (n-HpAMSA) derivatives (YAMSA) in aqueous solutions at 293 – 313 K were investigated by pH measurements. The ion-molecular composition of the Y +N H2CH2SO2O- – YNHCH2SO2O- – H2O systems, dissociation concentration constants of the second dissociation step for n-PrAMSA, n-BuAMSA and n-HpAMSA (at the isoelectric point where the ionic strength is 4,94 ∙ 10–4 М) were calculated and temperature dependences of the ΔG, ΔH, and ΔS цуre determined at 293–313 K. It was shown the indicated YAMSA in aqueous solutions to exist at a ratio CNaOH/QYAMSA < 0,5, mainly in the zwitter ions form; the content of anions YNHCH2SO2O- was directly proportional to the ratio CNaOH/QYAMSA. The indicated acids lipophilicity was evaluated by the QSAR method. The correlations between experimental results and quantum-chemical calculations data were revealed. In the case of amines, for which the empirical function combining their basicity and lipophilicity (pKa +lgPow) was less than 11,08, with the increase in their pKa, the strength of the corresponding acids (pKYAMSA) decreased. The buffer action pH limits of their aqueous solutions at 298 K were determined; it was shown that using n-PrAMSA, n-BuAMSA and n-HpAMSA can maintain the acidity of the medium in the range of physiological pH values (6,8 ÷ 7,8). It is shown the enhancement of the electron-acceptor properties of the N-substituent to lead to a decrease of the temperature influence on the dissociation thermodynamic functions values of aminomethanesulfonic acids synthesized from amines, for which рKа + lgPow ≤ 11,08. With increasing of temperature, the DH and DS values of n-PrAMSA and n-BuAMSA dissociation decreased, and n-HpAMSA – on the contrary, increased, and for n-PrAMSA and n-BuAMSA at T < Textr. the reaction was endothermic, and at T > Textr. – exothermic. For the dissociation process of investigated acids, enthalpy-entropic compensation was noted with the «isothermodynamic temperature» 303 K.
Здійснено рН-метричне дослідження кислотно-основних властивостей N-н-пропіл (n-PrAMSA), N-н-бутил (n-BuAMSA) та N-н-гептил (n-HpAMSA) похідних амінометансульфокислоти (YAMSA) у водних розчинах в області 293 – 313 K. Розраховано іон-молекулярний склад систем YN+ H2CH2SO2O- – YNHCH2SO2O- – H 2O, концентраційні константи дисоціації за другим ступенем n-PrAMSA, n-BuAMSA і n-HpAMSA (в ізоелектричній точці при іонній силі 4,94∙10-4 М) та визначені температурні залежності DG, DH та DS в інтервали температур 293 – 313 К. Показано, що зазначені YAMSA у водних розчинах існують при співвідношенні CNaOH/QYAMSA < 0,5 переважно у вигляді цвиттер-іонів; вміст аніонів YNHCH2SO2O- прямо пропорційний співвідношенню CNaOH/QYAMSA. Методом QSAR оцінена липофільність зазначених кислот. Виявлено кореляції між результатами експериментів і даних квантово-хімічних розрахунків. У випадку амінів, для котрих емпирична функція, що поєднує їхні основність та ліпофільність (рKа + lgPow) ≤ 11,08, з підвищенням їхнього pKaсила відповідних їм кислот (pKYAМSA ) понижується. Визначено межі рН буферної дії їхніх водних розчинів при 298 К; показано, що за допомогою n-PrAMSA, n-BuAMSA и n-HpAMSA можна підтримувати кислотність середовища в області фізіологічних значень рН (6,8 ÷ 7,8). Показано, що посилення електроноакцепторних властивостей N-замісника призводить до зниження впливу температури на значення термодинамічних функцій дисоціації амінометансульфокислот, синтезованих з амінів, для котрих рKа + lgPow ≤ 11,08. Із зростанням температури значення DH і DS дисоціації n-PrAMSA та n-BuAMSA знижуються, а n-HpAMSA – навпаки, підвищуються, причому для n-PrAMSA та n-BuAMSA при T < Tекстр. реакція є ендотермічною, а при T > Tекстр. – екзотермічною. Для процесу дисоціації досліджених кислот відзначена ентальпійно-ентропійна компенсація з «ізотермодинамічною температурою» 303 К.
Acid-base properties of aminomethanesulfonic acid N-n-propyl (n-PrAMSA), N-n-butyl (n-BuAMSA) and N-n-heptyl (n-HpAMSA) derivatives (YAMSA) in aqueous solutions at 293 – 313 K were investigated by pH measurements. The ion-molecular composition of the Y +N H2CH2SO2O- – YNHCH2SO2O- – H2O systems, dissociation concentration constants of the second dissociation step for n-PrAMSA, n-BuAMSA and n-HpAMSA (at the isoelectric point where the ionic strength is 4,94 ∙ 10–4 М) were calculated and temperature dependences of the ΔG, ΔH, and ΔS цуre determined at 293–313 K. It was shown the indicated YAMSA in aqueous solutions to exist at a ratio CNaOH/QYAMSA < 0,5, mainly in the zwitter ions form; the content of anions YNHCH2SO2O- was directly proportional to the ratio CNaOH/QYAMSA. The indicated acids lipophilicity was evaluated by the QSAR method. The correlations between experimental results and quantum-chemical calculations data were revealed. In the case of amines, for which the empirical function combining their basicity and lipophilicity (pKa +lgPow) was less than 11,08, with the increase in their pKa, the strength of the corresponding acids (pKYAMSA) decreased. The buffer action pH limits of their aqueous solutions at 298 K were determined; it was shown that using n-PrAMSA, n-BuAMSA and n-HpAMSA can maintain the acidity of the medium in the range of physiological pH values (6,8 ÷ 7,8). It is shown the enhancement of the electron-acceptor properties of the N-substituent to lead to a decrease of the temperature influence on the dissociation thermodynamic functions values of aminomethanesulfonic acids synthesized from amines, for which рKа + lgPow ≤ 11,08. With increasing of temperature, the DH and DS values of n-PrAMSA and n-BuAMSA dissociation decreased, and n-HpAMSA – on the contrary, increased, and for n-PrAMSA and n-BuAMSA at T < Textr. the reaction was endothermic, and at T > Textr. – exothermic. For the dissociation process of investigated acids, enthalpy-entropic compensation was noted with the «isothermodynamic temperature» 303 K.
Опис
Ключові слова
аминометансульфокислоты, буферные растворы, термодинамика ионизации, липофильность, амінометансульфокислоти, буферні розчини, термодинаміка іонізації, липофільність, aminomethanesulphonic acids, buffer solutions, ionization thermodynamic, lipophilicity
Бібліографічний опис
Вісник Одеського національного університету = Odesa National University Herald