ДИМЕРНІ ФУНКЦІОНАЛІЗОВАНІ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНІ РЕЧОВИНИ У ПРОЦЕСАХ ДЕСТРУКЦІЇ СКЛАДНИХ ЕСТЕРІВ ФОСФОРУ ТА СІРКИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.4.2023.11Ключові слова:
поверхнево-активні речовини, міцелярний каталіз, α-нуклеофіли, фосфор- та сірковмісні екотоксиканти.Анотація
Пошук та розроблення реагентів для ефективного розкладання фосфорорганічних екотоксичних субстратів є завданням безперечної важливості. Одними з таких реагентів є поверхнево-активні речовини, особливо у поєднанні з міцелярним каталізом. Безперечна перевага міцелярних систем порівняно з іншими організованими мікрогетерогенними середовищами полягає у тому, що кардинальна зміна властивостей середовища досягається під час уведення досить невеликих кількостей міцелоутворюючих речовин. При цьому основним компонентом таких систем здебільшого є вода, що робить їх украй привабливими для практичного застосування з позицій «зеленої» хімії. Поверхнево-активні речовини (ПАР), функціоналізовані оксимними фрагментами, є одними з найбільш ефективних реагентів, що використовуються для розкладання ацилвмісних екотоксикантів. Ці ПАР поєднують у собі переваги високореакційноздатних α-нуклеофілів та міцелярних систем, що забезпечує успішне нуклеофільне розщеплення та солюбілізацію малорозчинних у воді субстратів. Експериментальні дані показали, що реакційна здатність соміцелярних систем на основі димерного функціоналізованого тетраалкіламонієвого ПАР у процесах перенесення фосфорильної та сульфонільної груп виявилася нижче, ніж у систем на основі аналогічного імідазолієвого ПАР. Аналіз отриманих результатів дав змогу зробити висновок, що спостережувана відмінність у кінетиці перенесення ацильної групи, яка промотована димерними ПАР, що різняться за природою катіонного центру, носить загальний характер і є наслідком різної нуклеофільності як їх оксиматних фрагментів, так і різних способів солюбілізації гідрофобних субстратів. Найбільш імовірними причинами останнього є відмінності у внутрішньомолекулярних кулонівських взаємодіях та упаковці молекул ПАР у соміцелах.
Посилання
Капитанов И. В., Сердюк А. А., Шумейко А. Е., Прокопьева Т. М., Попов А. Ф. Кислотно- основные свойства функционализированных ПАВ в мицеллярных системах. Украинский химический журнал. 2017. Т. 83. № 8. С. 94–102.
Bunton C.A. The dependence of micellar rate effects upon reaction mechanism. Adv. Colloid Interface Sci. 2006. V. 123. P. 333–343. https://doi.org/10.1016/j.cis.2006.05.008
Handbook of Applied Surface and Colloid Chemistry. Volumes 1 and 2. Edited by K. Holmberg, J. Wiley. West Sussex. 2002. 1110 P. https://doi.org/10.1021/ja025281k
Kapitanov I. V., Mirgorodskaya A. B., Valeeva F. G., Gathergood N., Kuca K., Zakharova L. Y., Karpichev Y. Physicochemical properties and esterolytic reactivity of oxime functionalized surfactants in pH-responsive mixed micellar system. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2017. V. 24. P. 143–159. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.04.039
Kapitanov I. V. Nucleophilicity of micellar systems based on amphiphilic derivatives of 2-(oximinomethyl) imidazole in the decomposition of 4-nitrophenyl diethyl phosphate. Theoretical and Experimental Chemistry. 2011. V. 47. P. 317–323. https://doi.org/10.1007/s11237-011-9221y Mirgorodskaya A. B., Karpichev Y., Zakharova L., Yackevich E., Kapitanov I., Lukashenko, S., Popov A., Konovalov, A. Aggregation behavior and interface properties of mixed surfactant systems gemini 14-s-14/CTABr. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2014. V. 457, N 5. P. 435–432. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.06.026
Mirgorodskaya A. B., Valeeva F. G., Kushnazarova R. A., Lukashenko S. S., Zakharova L. Y. Catalytic Effect of Micellar Systems Based on Hydroxypiperidinium Surfactants in the Hydrolysis of a p-Nitrophenyl Phosphonate. Kinetics and Catalysis. 2021. V. 62. P. 82–88. https:// doi.org/10.1134/S0023158420060099
Pandya S. J., Kapitanov I. V., Banjare M. K., Behera K., Borovkov V., Ghosh K. K., Karpichev Y. E. Mixed Oxime-Functionalized IL/16-s-16 Gemini Surfactants System: Physicochemical Study and Structural Transitions in the Presence of Promethazine as a Potential Chiral Pollutant. Chemosensors. 2022. V. 10. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/chemosensors1002004
Pal A., Datta S., Aswal V. K., Bhattacharya S. Small-Angle Neutron-Scattering Studies of Mixed Micellar Structures Made of Dimeric Surfactants Having Imidazolium and Ammonium Headgroups. J. Phys. Chem. B. 2012, V. 116. P. 13239–13247. https://doi.org/10.1021/jp304700t
Popov A., Kapitanov I., Serdyuk A., Shumeiko A. Reactivity of nucleophiles and α-effect in substitution processes at electron - deficiency centers (Part 1). Ukrainian chemistry journal. 2020. V. 86. N 7. P. 3–31. https://doi.org/10.33609/2708-129X.86.7.2020.3-31
Popov A., Kapitanov I., Serdyuk A., Shumeiko A. Reactivity of nucleophiles and α-effect in substitution processes at electron - deficiency centers (Part 2). Ukrainian chemistry journal. 2020. V. 86. N 8. P. 77–100. https://doi.org/10.33609/2708-129X.86.8.2020.77-100
Popov A. F. Design of green microorganized systems for decontamination of ecotoxicants. Pure Appl. Chem. 2008. V. 80. P. 1381–1397. https://doi.org/10.1351/pac200880071381
Serdyuk A. A., Mirgorodskaya A. B., Kapitanov I. V., Gathergood N., Zakharova L. Y., Sinyashin O. G., Karpichev Y. A. Effect of structure of polycyclic aromatic substrates on solubilization capacity and size of cationic monomeric and gemini 14-s-14 surfactant aggregates. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2016. V. 509. P. 613–622. https://doi.org/10.1016/j. colsurfa.2016.09.068
Singh N., Karpichev Ye., Tiwari A. K., Kuca K., Ghosh K. K. Oxime functionality in surfactant self-assembly: An overview on combating toxicity of organophosphates. J. Mol. Liq. 2015. V. 208. P. 237–252. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.04.010
Singh N., Karpichev Y., Gupta B., Satnami M. L., Marek J., Kuca K., Ghosh K. K. Physicochemical Properties and Supernucleophilicity of Oxime-Functionalized Surfactants: Hydrolytic Catalysts toward Dephosphorylation of Di- and Triphosphate Esters. J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. P. 3806–3817. https://doi.org/10.1021/jp310010q
Singh N., Karpichev Y., Sharma R., Gupta B., Sahu A., Manmohan L., Ghosh S. From α-nucleophiles to functionalized aggregates: exploring the reactivity of hydroxamate ion towards esterolytic reactions in micelles. Org. Biomol. Chem. 2015. V.13. P. 2827–2848. https://doi.org/10.1039/C40B2067G
Zakharova L. Y., Serdyuk A. A., Mirgorodskaya A. B., Kapitanov I. V., Gainanova G. A., Karpichev Y. A., Gavrilova E. L., Sinyashin O. G. Amino Acid-Functionalized Calix[4] Resorcinarene Solubilization by Mono- and Dicationic Surfactants. Journal of Surfactants and Detergents. 2016. V. 19. № 3. P. 493–499. https://doi.org/10.1007/s11743-016-1792-0
Zana R., Xia J. Gemini Surfactant: Synthesis, Interfactial and Solution-Phase Behavior, and Applications. Eds., New York: Marcel Dekker, 2003. 385 P.
Zubareva T. M., Anikeev A. V., Karpichev E .A., Red’ko A. N., Prokop’eva T. M., Popov A. F. Cleavable dicationic surfactant micellar system for the decomposition of organophosphorus compounds. Theoretical and Experimental Chemistry. 2012. V. 47. P. 377–383. https://doi.org/10.1007/ s11237-012-9230-5
