Том 12, № 1 (2022)
Химические науки
Синтез и биологические испытания на пестицидную активность 8-азастероидов
Аннотация
Целью данного исследования является синтез и тестирование на пестицидную активность 2,3-диметокси-16,16-диметил-D-гомо-8-азагона-1,3,5(10),13-тетраен-12,17а-диона и гидрохлорида 2,3-диметокси-16,16-диметил-D-гомо-8-азагона-1,3,5(10),13-тетраен-12-имино-17а-она, которые могли бы стать основой средств защиты растений. Первое соединение было получено конденсацией 6,7-диметокси-2,3-дигидроизохинолина с 2-ацетил-5,5-диметилциклогексан-1,3-дионом. Второе – взаимодействием первого с хлористым аммонием. 2-Ацетил-5,5-диметилциклогексан-1,3- дион был получен нагреванием димедона с уксусной кислотой в полифосфорной кислоте. 6,7- Диметокси-2,3-дигидроизохинолин был синтезирован в две стадии. Кипячением 2-(3,5-диметоксифенил)этиламина в муравьиной кислоте получали соответствующий амид, циклизацию которого проводили в присутствии хлорокиси фосфора. Структура полученных соединений подтверждена данными ИК, 1Н ЯМР, УФ-спектров и элементного анализа. В ИК-спектрах поглощения 2,3-диметокси-16,16-диметил-D-гомо-8-азагона-1,3,5(10),13-тетраен-12,17а-диона и гидрохлорида 2,3- диметокси-16,16-диметил-D-гомо-8-азагона-1,3,5(10),13-тетраен-12-имино-17а-она присутствуют полосы енаминодикетонной (1535, 1580, 1615, 1625, 1670 см-1 ) и ениминокетонной (1595, 1650, 3260 см-1 ) групп соответственно. В их УФ-спектрах поглощения, записанных в этаноле, имеются две полосы поглощения (265,303 и 268,317 нм), соответствующие ππ*-переходам тех же фрагментов молекул. В масс-спектрах двух полученных тетрациклов присутствуют пики молекулярных ионов. 1Н ЯМР-спектры соответствуют структурам всех полученных соединений. Синтезированные соединения были испытаны на некоторых видах инсектицидной (против Toxoptera graminum, Musca domestica, Meloidogyne incognita, Heliothis virescens, Diabrotica undecimpunctata howardi, Caenorhabditis elegans), фунгицидной (против Drechslera, Erysiphe, Puccinia, Peronospora) и гербицидной активности (против Amaranthus retroflexus, Brassica rapa, Abutilon theophrasti, Alopecurus myosuroides, Avena fatua, Echinochloa crusgalli). Оба синтезированные соединения показали гербицидную активность против Amaranthus retroflexus, Brassica rapa, Abutilon theophrasti и инсектицидную против Toxoptera graminum. Гидрохлорид 2,3-диметокси-16,16-диметил-D-гомо-8-азагона1,3,5(10),13-тетраен-12-имино-17а-онa проявил инсектицидную активность против Musca domestica и фунгицидную против Drechslera.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):8-14
8-14
Взаимодействие примесей при выращивании mc-Si на основе UMG-Si
Аннотация
Предметом настоящего исследования является взаимосвязь химического состава и электрофизических свойств слитков мультикристаллического кремния p- и n-типа на основе металлургического кремния чистоты 99,99 ат.%. Целью работы является оценка роли примесных взаимодействий при получении мультикремния вертикальным методом Бриджмена для понимания пути эффективного управления этим процессом. Были проведены расчеты фазовых равновесий в системах кремний–все примеси и кремний–примесь–кислород на основе минимизации энергии Гиббса в программном комплексе «Селектор». Исследовали ранговые корреляции концентраций различных примесей между собой, а также с удельным электрическим сопротивлением (УЭС) и временем жизни неравновесных носителей заряда (ВЖ ННЗ) в направлении роста кристалла. Парные корреляции профилей распределения элементов рассматривались исходя из роли основного фактора, которым является соотношение растворимостей индивидуальной примеси в твердом или жидком кремнии (k0), а также с позиции прямого взаимодействия двух элементов друг с другом. В целом установлено, что из величины k0 для двух индивидуальных примесей в кремнии вовсе не следует парная корреляция их профилей распределения в слитке. Существенное влияние на профили распределения в мультикремнии примесей с k0→0 оказывает фактор связывания части примеси в форму, в которой она переходит в растущий кристалл как минимум «беспрепятственно». Связывание может быть обусловлено взаимодействием примеси в расплаве с кислородным фоном, сегрегацией примеси на границах зерен и ее захватом фронтом кристаллизации в составе жидкого включения. Заметную корреляцию профилей распределения примесей в слитке кремния показали пары, элементы которых не взаимодействуют с образованием химических соединений в интервале температур 25–1413 °С. Расчет фазовых равновесий в системе кремний–все примеси выявил возможность образования в расплаве твердых фаз VB2, TiB2, ZrB2 и Mg2TiO4.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):15-29
15-29
Сорбция ионов серебра (I) синтетическим сорбентом из водных растворов
Аннотация
Цель настоящего исследования заключается в изучении сорбции ионов серебра синтетическим хелатообразующим сорбентом из водных растворов. В присутствии формальдегида синтезирован полимерный сорбент на основе сополимера стирола с малеиновым ангидридом, модифицированный N,N’-дифенилгуанидином, который впервые применен для извлечения Ag(I). Состав и строение синтезированного полимерного хелатообразующего сорбента были изучены методами ИК- и УФ-спектроскопии. Использован простой, недорогой и эффективный метод извлечения ионов Ag(I) из водных растворов. Исследовано влияние на процесс сорбции различных сорбционных параметров: кислотности среды (рН); начальной концентрации иона металла; времени, необходимого для установления полного сорбционного равновесия; ионной силы. Оптимальное значение рН для извлечения Ag(I) составляет 6. Процесс характеризуется высокой адсорбционной способностью, которая достигает значения 547,2 мг/г. В результате проведенных исследований определено, что время, необходимое для установления полного сорбционного равновесия для сорбента, модифицированного N,N’-дифенилгуанидином, составляет 60 мин. Адсорбция Ag(I) увеличивается с ростом ионной силы до μ = 1, а затем уменьшается. На конечном этапе был проведен процесс десорбции поглощенных ионов серебра. В процессе десорбции было обнаружено, что лучшим элюирующим агентом для извлечения Ag(I) является 0,5 М HNО3. Возможно многократное использование регенерированного сорбента для концентрирования. Сополимер стирола и малеинового ангидрида, модифицированного N,N’-дифенилгуанидином, имеет высокое значение сорбционной емкости и благодаря данному преимуществу может быть применен в качестве потенциального адсорбента для извлечения серебра (I) из водных растворов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):30-37
30-37
Физико-химическая биология
Накопление антоцианов и фенольных кислот и антиоксидантная активность некоторых сортов салата, выращенных в открытом грунте и методом гидропоники
Аннотация
Целью исследования является определение уровня накопления антоцианов и фенольных кислот в листьях некоторых сортов салата, выращенных в условиях открытого грунта и гидропоники, определение антиоксидантной активности. Растительный материал экстрагировали настаиванием в избранном экстрагенте (оставляли на ночь). Концентрацию антоцианов определяли спектрофотометрическим методом, а видовой состав антоцианов и фенольных соединений – методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Показано, что антоцианы экстрактов всех краснолистных сортов салата представлены в основном цианидин-3-(6″-малонилглюкозидом) с небольшими добавками его изомера – цианидин-3-(3″- малонилглюкозида). Наивысший уровень накопления антоцианов обнаружен в листьях салата сорта Туринус – до 0,200 г на 100 г свежего продукта для интенсивно окрашенных частей листьев. При этом выращивание салатов в условиях теплицы (на гидропонике) приводит к значительному снижению концентрации антоцианов в листьях. Установлено, что при сушке листьев потери антоцианов могут превышать 50%. Кроме антоцианов, важными водорастворимыми соединениями и антиоксидантами являются производные кофейной кислоты – хлорогеновая (5- кофеоилхинная) кислота, 5CQA, цикориевая (3,4-дикофеоилвинная) кислота и 3,5-дикофеолихинная кислота. Уровень накопления 5CQA оказался наивысшим – 140 мг на 100 г свежей массы (сорт Туринус красный). Антиоксидантные свойства, коррелирующиеся с уровнем накопления антоцианов, определяли по методу Фолина–Чокальтеу. Выявлено, что салаты краснолистных сортов обладают большей антиоксидантной активностью по сравнению с зеленолистными сортами, поэтому представляют собой более ценные и функциональные продукты питания. Показано, что для получения высококачественной продукции при выращивании методом гидропоники в тепличных хозяйствах следует разработать систему дополнительной подсветки для усиления биосинтеза антоцианов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):121-129
121-129
Исследование влияния экстрактов микроводорослей на гемопоэз и иммунитет
Аннотация
Микроводоросли представляют интерес как источник широкого спектра биологически активных веществ для разработки на их основе биологически активных добавок. Важным аспектом, определяющим возможность использования микроводорослей, является отсутствие неблагоприятного воздействия на органы и системы организма человека и животных. Учитывая критически важное значение системы гемопоэза и иммунитета для жизнедеятельности человека и животных, особое внимание на этапе разработки для биомедицинского применения микроводорослей необходимо уделять их безопасности с позиции отсутствия значимых негативных эффектов в отношении кроветворения и функционального статуса клеток иммунной системы. В связи с этим в данной работе было изучено влияние масляных экстрактов пяти видов микроводорослей на показатели гемопоэза, количество и функциональную активность клеток селезенки и тимуса, а также на уровни иммуноглобулинов в сыворотке крови лабораторных животных. Установлено, что экстракты Chlorella vulgaris (C. vulgaris) и Cylindrotheca closterium (C. closterium) способствуют уменьшению количества лейкоцитов в периферической крови, Coelastrella sp., C. closterium и Porphyridium purpureum (P. purpureum) способствовали увеличению доли нейтрофилов, P. purpureum инициировал увеличение доли эозинофилов, Arthrospira (Spirulina) platensis (A. platensis) и C. closterium способствовали уменьшению доли моноцитов, а C. closterium и P. purpureum уменьшали долю лимфоцитов в периферической крови мышей. Экстракты всех микроводорослей не влияли на эритропоэз и гемоглобин. Также установлено, что все экстракты микроводорослей снижали пролиферацию спленоцитов, а влияние на пролиферативный потенциал тимоцитов зависело от типа микроводорослей. Экстракт микроводоросли Coelastrella sp. повышал уровни IgG, P. purpureum снижал уровни IgM, C. vulgaris снижал уровни IgA в сыворотке крови мышей.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):109-120
109-120
Синтез привитого сополимера полибутилакрилата на рыбный коллаген при использовании фотокатализатора – сложного оксида RbTe1,5W0,5O6
Аннотация
С целью получения привитого сополимера полибутилакрилата (ПБА) на поверхности рыбного коллагена в эмульсии в качестве фотокатализатора использовали сложный оксид RbTe1,5W0,5O6 при облучении видимым светом (λ = 400–700 нм). Эмульсию готовили путем смешивания мономера и водного раствора коллагена в соотношении 1:2. В полученную смесь вводили катализатор, перемешивали смесь и обрабатывали ультразвуком. Перед проведением реакции эмульсию барботировали аргоном в течение 15 мин. Реакцию проводили в токе аргона при непрерывном перемешивании. Источником излучения являлась светодиодная лампа видимого света с мощностью 30 Вт, помещенная на расстоянии не более 10 см от реакционной смеси. По окончании реакции органическую фазу эмульсии экстрагировали толуолом с последующим разделением фаз, для отделения катализатора водную часть раствора центрифугировали в течение 30 мин, затем порошок многократно промывали в дистиллированной воде при температуре 50 °С. Промытый катализатор высушивали и изучали на электронном сканирующем микроскопе с целью исследования поверхности оксида после эмульсионной полимеризации. Для выделенного из водной фазы эмульсии графт-сополимера ПБА–коллаген получены молекулярно-массовые характеристики, подтверждающие образование привитого сополимера. Кроме того, выявлено, что содержание азота аминокислотных остатков в графт-сополимере ПБА–коллаген значительно меньшее, чем в коллагене, что свидетельствует об образовании привитого сополимера. При анализе пленок и губок образцов привитого сополимера ПБА–коллаген методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) при сопоставлении с коллагеном наблюдается новая структурно-рельефная организация. Анализ поверхности порошка RbTe1,5W0,5O6 после синтеза графт-сополимера ПБА–коллаген методом электронной микроскопии позволил обнаружить на его поверхности фрагменты полимерных макромолекул. Это связано с тем, что катализатор является не только источником инициирующих гидроксильных радикалов, но и способен участвовать в образовании полимера на поверхности порошка за счет отрыва атома водорода от гидроксильных групп на его поверхности гидроксильным радикалом.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):97-108
97-108
Самоагрегирующие свойства инулина в разбавленном растворе
Аннотация
Создание функциональных пищевых продуктов на основе инулинсодержащего растительного сырья позволит обеспечить население функциональным питанием диабетического характера. В связи с этим обоснование технологических параметров процесса получения инулина из клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.) путем определения его количественных характеристик является актуальным. В данной работе с целью обоснования технологических параметров процесса получения инулина из клубней топинамбура флэш-экстракционным и традиционным методами были установлены его качественные характеристики, а именно гидродинамические свойства и молекулярная масса в растворе. Результаты гидродинамических свойств и молекулярной массы образцов инулина топинамбура, полученные флэш-экстракционным методом при высокой температуре 105 °С за короткое и более длительное время, традиционным методом при температуре 75 °С в нейтральной среде, продемонстрировали самоагрегирующие свойства этого биополимера. Инулин, экстрагированный флэш-экстракционным способом, состоит из двух фракций: низкомолекулярного инулина и высокомолекулярного агрегата, который представляет собой комплекс полисахарида. Эти агрегаты могут формироваться как межмолекулярными, так и внутримолекулярными взаимодействиями различных фракций инулина в растворе. Как и следовало ожидать, их разделение невозможно обычными методами, при концентрировании на УФ-мембране формировался ряд субфракций, образовывалось большое количество агрегированного не растворимого в воде микрогеля. В то время как инулин, полученный традиционным способом, состоит из одной фракции, но имеет высокую степень полидисперсности. Показано, что для получения качественного инулина, предназначенного для пищевых и профилактических целей, предпочтительно использовать флэш-метод экстракции за короткое время.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):38-49
38-49
Комплексный биопрепарат «Доктор Робик 109» как биоагент для утилизации фитомассы водных растений в биотопливных элементах
Аннотация
Показана возможность использования комплексного микробиологического препарата для выгребных ям и септиков «Доктор Робик 109» (ООО «ВИПЭКО», Россия) с целью получения электрического тока в биотопливных элементах при утилизации фитомассы водных растений Ulothrix sp., Spirogyra sp., Elodea canadensis. При этом кинетика электрических параметров исследуемых биотопливных элементов отличалась устойчивым ростом в течение длительного времени – не менее 30 сут. Это может быть связано с медленной трансформацией используемого субстрата микроорганизмами, что, с другой стороны, обеспечивает длительную работу биотопливных элементов на их основе. В биотопливных элементах с фитомассой Spirogira sp. биопрепарат генерировал напряжение (разомкнутой цепи) до 746 мВ, силу тока (в режиме короткого замыкания) – до 1745 мкА. В биотопливных элементах с добавлением Ulothrix sp. указанные показатели в течение 25 сут. достигали 360 мВ и 1120 мкА соответственно. При использовании в качестве субстрата E. canadensis изучаемые микроорганизмы-биоагенты в течение 25 сут. генерировали напряжение до 643 мВ, силу тока – до 568 мкА. Повышение электрических параметров биотопливных элементов на основе исследуемого биопрепарата и фитомассы высших водных растений и водорослей сопровождалось приростом численности жизнеспособных клеток микроорганизмов и уменьшением биомассы растений. Предлагаемое использование водных растений в биотопливных элементах является одним из перспективных подходов к утилизации их избыточной фитомассы. Последняя в значительных количествах накапливается после ее применения в фиторемедиационных мероприятиях доочистки сточных вод или разрастается в водоемах в результате их эвтрофирования.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):50-63
50-63
Особенности длительного сохранения мяты сортов Ажурная и Бергамотная в коллекции in vitro
Аннотация
Мята – ценное лекарственное и эфиромасличное растение, которое широко применяется в фармакологии, парфюмерно-косметической и пищевой промышленности. Для поддержания коллекций сортов, ценных образцов и проведения селекции перспективно использование биотехнологии сохранения in vitro растительных объектов в условиях замедленного роста при низких положительных температурах. Цель работы – изучить морфометрические показатели и генетическую стабильность эксплантов двух сортов мяты при сохранении in vitro при 4–6 ºС без освещения в течение года. Меристемы с двумя листовыми примордиями культивировали на питательной среде в культуральной комнате при 26 ºС и освещенности 2–3 клк с 16-часовым фотопериодом. Развивающиеся из меристем микропобеги разделяли на сегменты стебля с одним узлом, которые использовали в качестве эксплантов для депонирования. Установлено, что после года депонирования при 4–6 ºС без освещения у сортов Ажурная и Бергамотная количество жизнеспособных эксплантов составило 56,5 и 85,7% соответственно. У эксплантов отмечено развитие до 2,5 побегов длиной до 13,2 мм и ризогенез с частотой до 52,3%. После депонирования микропобеги черенковали и переносили в культуральную комнату для возобновления роста. Показано, что после двух субкультивирований полностью восстановились жизнеспособность (100%), морфометрические показатели микропобегов и коэффициент размножения (до 5,5–7,3). С помощью ISSR-анализа по четырем изученным ДНК-маркерам выявлено, что микропобеги этих сортов после хранения in vitro полностью идентичны исходным растениям. Проведенные исследования показали эффективность используемых условий для хранения in vitro эксплантов мяты и подтвердили их генетическую стабильность после года депонирования при 4–6 ºС.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):64-75
64-75
Оценка протеолитической активности новых штаммов лактобацилл с криорезистентными свойствами
Аннотация
Поиск новых функционально-активных штаммов молочнокислых бактерий и разработка отечественных конкурентоспособных заквасок на их основе − важные направления современной пищевой биотехнологии. Протеолитическая активность является одним из критериев отбора штаммов молочнокислых бактерий в отношении использования их в пищевом производстве и во многом определяет качественные характеристики готовой продукции. Цель работы – оценка протеолитической активности пятнадцати новых криорезистентных штаммов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, обладающих рядом функционально-технологических свойств. Результаты исследования показали, что все штаммы демонстрируют более высокую протеолитическую активность в щелочной среде и в среде, близкой к нейтральной (рН = 6,5), в слабокислой среде протеолитическая активность лактобацилл имеет минимальные значения, за исключением штаммов L. fermentum 12 и L. plantarum 21. Максимальную протеолитическую активность проявляют штаммы L. casei 32, L. casei 36, L. fermentum 10, L. acidophilum 9 (48,9–52,3 мкг тирозина/мл·мин), минимальную – L. fermentum 12, L. fermentum 24 и L. plantarum 1 (27,7–28,9 мкг тирозина/мл·мин). Установлено, что исследуемый параметр зависит от условий протеолиза (субстрата, рН среды) и является индивидуальной характеристикой штамма, не зависящей от видовой принадлежности лактобацилл. На основании проведенных исследований криорезистентные штаммы L. casei 32, L. casei 36 и L. fermentum 10, проявляющие высокую протеолитическую активность и эффективно воздействующие на различные белковые субстраты (казеин, альбумин и гемоглобин) в широком интервале значений рН среды, можно рекомендовать для включения в состав заквасок для производства ферментированных продуктов питания.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):76-86
76-86
Сравнение действия озона и постоянного электрического поля на морфофизиологические характеристики проростков томата (Solanum lycopersicum L.) и пшеницы (Triticum aestivum L.)
Аннотация
Целью работы являлось изучение влияния озона и постоянного электрического поля на морфофизиологические характеристики проростков томата и пшеницы с целью создания эффективной и экологически безопасной технологии повышения ростового потенциала семян сельскохозяйственных культур. Обработку семян томата (Solanum lycopersicum L.) сорта Вентура и мягкой озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Иркутская проводили в течение 15 и 30 мин: при воздействии озона в дозах 1, 3 и 5 г/м3 и электрического поля при напряженности 1,6 и 2 кВ/см. Как озон, так и постоянное электрическое поле расширяют разброс данных по длине побега и корня, а также изменяют энергию прорастания семян. Выявлено, что в зависимости от концентрации озона и степени воздействия электрическим полем влияние обработки семян может быть как положительным, так и отрицательным. Лучший режим при озонировании семян томата достигался при обработке озоном в концентрации 5 г/м3 в течение 15 мин. Оптимальный режим воздействия электрического поля на семена томата – 1,6 кВ/см в течение 15 мин. Обнаружено, что пшеница реагирует на обработку не так интенсивно, как томат. В случае обработки семян пшеницы более предпочтительным является озонирование, обеспечивающее стимуляцию прорастания уже при воздействии 1 г/м3 озона продолжительностью 15 мин. Результаты экспериментов также показывают, что даже небольшие изменения режима воздействия как при выдержке в электрическом поле, так и при озонировании могут привести к повреждению семян, выраженному не только в ингибировании развития, но и в снижении энергии прорастания семян.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):87-96
87-96
Химическая технология
Исследование целесообразности использования биодизельных топлив в качестве смесевого компонента товарных дизельных топлив
Аннотация
Сокращение выбросов от сжигания углеводородного топлива и увеличение объемов потребления биотоплив – актуальная экономическая и экологическая задача. Биодизель является альтернативой нефтяному дизельному топливу и широко используется во всем мире в качестве смесевого компонента товарного топлива. Важной задачей становится оценка целесообразности применения биодизеля, полученного из различного сырья, в качестве смесевого компонента товарных дизельных топлив, а также выбор оптимальных соотношений биодизельное/нефтяное дизельное топливо, так как даже добавление небольшого количества биодизеля положительно сказывается на экологических свойствах топлива. В работе реакцией переэтерификации с использованием этилового спирта в качестве переэтерифицирующего агента и гидроксида натрия в качестве катализатора синтезировано биодизельное топливо из подсолнечного, кукурузного и рапсового масел; определены состав и свойства синтезированных биодизельных топлив. Приготовлены смеси биодизелное/нефтяное дизельное топливо с содержанием биодизеля в смеси 5, 10, 15, 20% об.; определены состав и свойства полученных смесей. Установлено, что добавление биодизельного топлива приводит к увеличению плотности, вязкости и самовоспламеняемости, снижению содержания серы и утяжелению фракционного состава топлива. С увеличением концентрации биодизеля в смеси эффект усиливается. Выявлен эффект снижения предельной температуры фильтруемости смесевого топлива при добавлении биодизеля, максимальный эффект достигается при различных концентрациях в смеси биодизеля, синтезированного из подсолнечного, кукурузного и рапсового масел. Показано, что для производства летнего товарного дизельного топлива рекомендуется использовать смеси 10% об. биодизельного топлива, полученного из любого из растительных масел, и 90% об. нефтяного дизельного топлива.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):130-140
130-140
Разработка технологии получения электродных материалов для литий-ионных батарей из сподуменовой руды казахстанского месторождения
Аннотация
Цель исследования – разработка технологии получения инновационных электродных материалов для современных литиевых батарей. Отработана эффективная технология доочистки технического карбоната лития до уровня аккумуляторного качества (99,95%), включающая процессы каустификации технического карбоната лития, ультрафильтрации и ионообменной сорбции раствора гидроксида лития с последующим осаждением карбоната лития карбонатом аммония. Подобраны и исследованы катионообменные смолы марок Purolite S930Plus, Purolite S940, Purolite S950 для сорбционной очистки литийсодержащих растворов от примесей кальция и магния. В качестве наиболее эффективных катионитов рекомендованы Purolite S940 и Purolite S950. Определены и исследованы кинетические параметры сорбции кальция и магния на катионите Purolite S940. Установлен режим проведения бикарбонизации при комнатной температуре и давлении 0,3 атм. Синтезированы и исследованы золь-гель методом образцы литий-железофосфата. Методом рентгеновской дифракции исследованы структуры полученных электродных материалов, соответствующих стандартному профилю литий-железо-фосфата. Тестирование синтезированных электродных материалов в структуре литиевых полуячеек и в пуговичных ячейках показало хорошие электрохимические свойства, стабильную работу аккумуляторов, высокую интеркаляционную обратимость ионов лития в образцах в пределах потенциалов 2,5–4,3 В. Конечным результатом данной работы являются инновационные катодные и анодные материалы нового поколения для современных литий-ионных аккумуляторов со значительно увеличенной емкостью и стабильностью работы, полученные из литиевых прекурсоров – карбоната лития аккумуляторного сорта на основе отечественного минерального и техногенного сырья.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):141-152
141-152
Краткие сообщения
Энергетический профиль формальной 1,2-диотропной перегруппировки диарилэтенов
Аннотация
Диарилэтены с тиофеновыми заместителями относятся к фотопереключаемым соединениям (фотопереключателям или фотохромам). При облучении УФ-светом их исходная форма (ДАЭ-o) превращается в фотоиндуцированный изомер (ДАЭ-c), при этом обратная реакция индуцируется облучением видимым светом. Множественное фотопереключение обычно приводит к необратимой фотоперегруппировке ДАЭ-c в аннелированные изомеры ДАЭ-а, которые устойчивы фотохимически и термически. В данной работе нами были оптимизированы структуры ряда диарилэтенов, а также их изомеров на уровне теории B3LYP/6-31G(d). Впервые обнаружено, что ДАЭ-а дестабилизированы относительно ДАЭ-с на 1,71–14,00 ккал/моль. Эти результаты важны для разработки молекул и материалов, которые способны необратимо менять свои свойства под действием света.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):153-159
153-159
Термохимическое ожижение соломы пшеницы в среде суб- и сверхкритического тетралина
Аннотация
Целью работы являлось изучение термохимических превращений биомассы соломы пшеницы в среде суб- и сверхкритического тетралина. Эксперимент выполнен в реакторе периодического действия при температурах 285, 330, 380, 420 и 460 °С, продолжительность обработки – 10 мин. Установлено, что процесс ожижения соломы в субкритическом тетралине характеризуется сравнительно высокой эффективностью. При 420 °С степень конверсии биомассы составила 98,2% а.с.м. Максимальный выход жидких продуктов ожижения (81,6% а.с.м.) получен при 380 °С. Жидкие продукты фракционировали последовательной экстракцией гексаном, водой и этанолом. По данным ГХ-МС гексанрастворимые продукты ожижения представлены смесью низкомолекулярных продуктов деструкции компонентов соломы и продуктов превращения тетралина. В составе продуктов деструкции компонентов соломы идентифицированы метиловые эфиры жирных кислот, ароматические соединения, алканы и в минорных количествах спирты и кетоны. С повышением температуры обработки содержание сложных эфиров снижается с увеличением доли ароматических соединений до 50% отн. В составе гексанрастворимых продуктов ожижения, полученных при 460 °С, сложные эфиры и фенольные соединения отсутствуют. В условиях процесса происходит дегидрирование, алкилирование и изомеризация тетралина с образованием нафталина, 1,4-дигидронафталина и алкилпроизводных тетралина, нафталина и индана. На основании результатов сравнительного анализа ИК-спектров соломы и твердых продуктов ожижения сделано предположение о том, что при температурах процесса до 330 °С в биомассе соломы интенсивно протекают процессы фрагментации полисахаридов, а при более высоких температурах – лигнина. В результате в ИК-спектре твердого продукта, полученного при 380 °С, присутствуют слабо выраженные полосы поглощения алкилароматических структурных фрагментов, а на ИК-спектрах твердого продукта, полученного при 420 °С, – только полосы поглощения минеральных компонентов золы соломы и адсорбированной воды.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):160-166
160-166
Синтез и характеристика тиосемикарбазонов 2,5-дибутилтио-2,3-дигидро-2-формил-4Н-пирана и их медных комплексов
Аннотация
Неизвестные ранее производные тиосемикарбазида получены путем реакции конденсации 2,5-дибутилтио-2,3-дигидро-2-формил-4Н-пирана с 4-фенилтиосемикарбазидом или тиосемикарбазидом при кипячении в EtOH с высокими выходами. Продукты представляют собой окрашенные масла. Комплексы Cu(II) на основе карбазонов 2,5-дибутилтио-2,3-дигидро-2-формил-4Н-пирана были синтезированы путем взаимодействия с хлоридом меди (II). Все эти комплексы растворимы в диметилформамиде (ДМФА) и диметилсульфоксиде (ДМСО), элементный анализ показывает, что они имеют стехиометрию 1:1 металл–лиганд. Структуры полученных соединений охарактеризованы методами ИК и 1Н, 13С, 15N ЯМР-спектроскопии и элементного анализа. Полученные медьсодержащие комплексы с тиосемикарбазонами представляют интерес в связи с их повышенной биологической активностью. Сделан первичный скрининг острой токсичности соединения тиосемикарбазон 2,5-дибутилтио-2,3- дигидро-2-формил-4Н-пирана. Анализ полученных результатов показал, что по параметру DL50 исследуемый препарат при остром внутрижелудочном пути поступления характеризуется как вещество, имеющее низкую опасность острой токсичности, и относится к V классу опасности (DL50>2000 мг/кг).
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022;12(1):167-172
167-172