Образование гуминоподобных веществ в реакции D-глюкозы с п-толуидином в безводном этаноле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью исследования являлось изучение процессов образования и структурно-группового состава продуктов взаимодействия D-глюкозы с п-толуидином в среде безводного этанола методами электронной и  колебательной спектроскопии. Эволюция профилей электронных спектров рабочих растворов показывает формирование хромофорной системы: четкие пики при 380 и 440 нм регистрируются уже при продолжительности реакции 60 мин. Появление дополнительного максимума при 520 нм (90, 120 мин), вероятно, отвечает образованию хромофоров конденсированных структур, что подтверждается уменьшением значений индексов Е4/Е6 со временем. Динамика трансформации структурных элементов также отчетливо прослеживается при анализе ИК-спектров: по мере протекания реакций СН-алифатическая составляющая  структуры уменьшается, при этом увеличивается ароматизация и функционализация продуктов хромофорными группами. Для продуктов, полученных в течение 90 и 120 мин термостатирования, в спектрах  фиксируется четкая полоса при 1656 см-1, относимая к валентным колебаниям кратных связей в сопряженных системах С=С‒С=О и азометиновых фрагментах, что указывает на протекание реакций  конденсации. В спектрах фракционированных водой нерастворимых твердых продуктов интенсивность полос при 1656 и 1190 см-1 существенно снижается, возможно, за счет перехода части окрашенных  низкомолекулярных продуктов в водную фазу. Сопоставление характера ИК-Фурье-спектров конечных твердых продуктов со спектрами природных и синтетических гуминоподобных веществ показывает их сходный структурно-групповой состав. Интенсивность полос при 1620, 1508 и 815 см-1 свидетельствует о существенном вкладе ароматической составляющей в структуру продуктов водонерастворимых фракций, при этом в состав водорастворимых фракций входят в основном алифатические кислородсодержащие структуры, образующиеся в результате окислительной деструкции исходного углевода. Синтезированные продукты  представляются перспективными в качестве доступных регуляторов роста растений с контролируемым выделением активного вещества.

Об авторах

И. С. Черепанов

Удмуртский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: cherchem@mail.ru

П. С. Крюкова

Удмуртский государственный университет

Email: cherchem@mail.ru

Список литературы

  1. Goh K.M., Stevenson F.J. Comparison of infrared spectra of synthetic and natural humic and fulvic acids // Soil Scince. 1971. Vol. 112. Issue 6. P. 392–400.
  2. Stevenson F.J., Goh K.M. Infrared spectra of humic acids and related substances // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1971. Vol. 35. Issue 5. P. 471–483. https://doi.org/10.1016/0016-7037(71)90044-5
  3. Sumerskii I.V., Krutov S.M., Zarubin M.Ya. Human-like substances formed under conditions of industrial hydrolysis of wood // Russian Journal of Applied Chemistry. 2010. Vol. 83. Issue 2. P. 320–327. https://doi.org/10.1134/S1070427210020266
  4. Litvin V.A., Galagan R.L., Minaev B.F. Synthesis and properties of synthetic analogs of natural humic acids // Russian Journal of Applied Chemistry. 2012. Vol. 85. Issue 2. P. 296–302. https://doi.org/10.1134/S1070427212020243
  5. Koroleva O.V., Kulikova N.A., Alekseeva T.N., Stepanova E.V., Davidchik V.N., Belyatva E.Yu., et al. A comparative characterization of fungal melanin and humic-like substances synthesized by Cerrena maxima 0275 // Applied Biochemistry and Microbiology. 2007. Vol. 43. Issue 1. P. 61–67.
  6. Liang L., Zhou M., Li K., Jiang L. Facile and fast polyaniline-directed synthesis of monolithic carbon cryogels from glucose // Microporous and Mesoporous Materials. 2018. Vol. 265. Issue 1. P. 26–34. https://doi.org/10.1016/J.micromeso.2013.01.035
  7. Bai C., Shen F., Qi X.-H. Preparation of porous carbon directly from hydrothermal carbonization of fructose and phloroglucinol for adsorption of tetracycline // Chinese Chemical Letters. 2017. Vol. 28. Issue 5. P. 960–962. https://doi.org/10.1016/j.cclet.2016.12.026
  8. Shul’tsev A.L. N-glycosides of 4-aminostyrene // Russian Journal of General Chemistry. 2014. Vol. 84. N 2. P. 235–241. https://doi.org/10.1134/S1070363214020133
  9. Черепанов И.С. Оценка параметров ароматичности продуктов карбонизации в системах углевод–ариламин // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2018. N 4 (200). С. 118–123. https://doi.org/10.17213/0321-2653-2018-4-118-123
  10. Gressel N., McGrath A.E., McColl J.G., Powers R.F. Spectroscopy of aqueous extracts of forest litter. I. Suitability of methods // Soil Science Society of Arnerica Journal. 1995. Vol. 59. Issue 6. P. 1715–1723. https://doi.org/10.2136/sssaj1995.03615995005900060030x
  11. Van Zandvoort I., Koers E., Wiengarth M., Bruijnincx P., Baldus M., Weckhuysen B. Structural characterization of 13C-enriched humins and alkali–treated 13C-humins by 2D solid–state NMR // Green Chemistry. 2015. Vol. 17. Issue 8. P. 4383–4392. https://doi.org/10.1039/C5GC00327J
  12. Жеребцов С.И., Малышенко Н.В., Вотолин К.С., Андроханов В.А., Соколов Д.А., Дугаржав Ж.. Гуминовые препараты: связь структурно-группового состава и биологической активности // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2018. N 5 (129). С. 52–60. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2018-5-52-60
  13. Tsilomelekis G., Orella M., Lin Z., Cheng Z., Zheng W., Nikolakis V., et al. Molecular structure, morphology and growth mechanism and rates of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) derived humins // Green Chemistry. 2016. Vol. 18.Issue 7. P. 1983–1993. https://doi.org/10.1039/c5gc01938a
  14. Yaylayan V., Kaminsky E. Isolation and structural analysis of Maillad polymers: caramel and melanoidin formation in glycine/glucose model system // Food Chemistry. 1998. Vol. 63. Issue 1. P. 25–31.
  15. Yang Y.-H., Sheng F.-L., Tao Z.-Y. Transmission FT-IR difference spectroscopic characterization of a fulvic acid from weathered coal in water // Toxicological and Environmental Chemistry. 1995. Vol. 51. Issue 1-4. P. 135–144. https://doi.org/10.1080/02772249509358231
  16. Jung A.-V., Frochot C., Parant S., Lartiges B.S., Selve C., Viriot M.-L., et al. Synthesis of amino-phenolic humic-like substances and comparison with natural aquatic humic acids: a multi-analytical techniques approach // Organic Geochemistry. 2005. Vol. 36. Issue 9. P. 1252–1271. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2005.04.004
  17. Patil S.K.R., Lund C.R.F. Formation and growth of humins via aldol addition and condensation during acid-catalyzed conversion of 5-hydroxymethylfurfural // Energy and Fuels. 2011. Vol. 25. Issue 10. P. 4745–4755. https://doi.org/10.1021/ef2010157
  18. Пат. № 2101227, Российская Федерация. Ароматические основания Шиффа в качестве регулятора роста растений / В.П. Тимофеев, Ф.А. Селимов, У.М. Джемилев; патентообладатель Стерлитамакский нефтехимический завод; заявл. 04.08.1995, опубл. 10.01.1998.
  19. Palande S.V., Swamy D.K. Synthesis, characterization and biological activity of Schiff base 2{-methyl}-phenol and its transition metal complexes // International Research Journal of Science and Engineering. 2018. Special Issue A2. P. 35–40.
  20. Атабаева А.М., Джеджея В.Т., Лусс А.Л., Устинова М.С., Штильман М.И. Полимерные формы регуляторов роста растений // Успехи в химии и химической технологии. 2019. Т. 33. N 2. С. 18–19.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».