Влияние добавления в маточный раствор технологически отработанных антител к интерферону-гамма на структурные особенности выращиваемых из этого раствора кристаллов триглицинсульфата

Objectives. Ferroelectric triglycine sulfate (TGS) belongs to a group of crystals whose properties are sensitive even to minor changes in growth conditions. The mechanism of spontaneous polarization in TGS is associated with the adjustment of protons which participate in the formation of hydrogen bonds. Therefore, the state of the parent solution plays an important role in the crystal formation. The study aims to investigate the structural features of TGS crystals grown using aqueous alcoholic solutions of technologically processed antibodies to interferon-gamma, in comparison with those of the crystals grown using the control solutions (technologically processed phosphate-buffered saline and intact aqueous alcoholic solution).Methods. X-ray diffraction assay and Raman spectroscopy.Results. The effect of solutions of the technologically processed antibodies to interferongamma added to a parent solution on the growth of TGS single crystals is established. This effect manifests in the changing in occupancy of the proton sublattice of the crystal grown from the parent solution containing technologically processed antibodies to interferon-gamma, as compared with the crystals grown from the control solutions. In the case of the crystal grown from the solution containing technologically processed antibodies to interferon-gamma, this change in the occupancy of the proton lattice is expressed in an increase in the length of N2–C3 bonds.Conclusions. Adding the technologically processed antibodies in the parent solution before the crystal growth can affect the structure of TGS crystals.Цели. Сегнетоэлектрик триглицинсульфат (ТГС) относится к группе кристаллов, свойства которых чувствительны даже к незначительным изменениям условий получения. Механизм возникновения спонтанной поляризации в ТГС связан с упорядочением протонов, участвующих в образовании водородных связей, поэтому при формировании кристалла важна роль состояния маточного водного раствора. Цель работы — изучить структурные особенности кристаллов ТГС, выращенных с применением водно-спиртового раствора технологически обработанных антител к интерферону-гамма, по сравнению с таковыми у кристаллов, выращенных  с применением  контрольных растворов (технологически-обработанного раствора фосфатно-солевого буфера и интактного водно-спиртового раствора).Методы. Рентгеноструктурный анализ и спектроскопия комбинационного рассеяния света.Результаты. Показано влияние растворов технологически обработанных антител к интерферону-гамма, применявшихся при изготовлении маточных растворов, использованных при выращивании кристаллов ТГС, на структурные особенности этих кристаллов. Данное влияние выражается в изменении заселенностей протонной подрешетки кристаллов, выращенных из раствора, содержащего технологически обработанные антитела к интерферону-гамма, по сравнению с кристаллами, выращенными из контрольных растворов, и проявляется в увеличении длины связей N2–C3.Выводы. Добавление технологически обработанных антител к маточному раствору, используемому для выращивания кристаллов, способно оказывать влияние на структуру кристаллов ТГС

«Зеленый» метод синтеза наночастиц оксида кобальта(II,III) с улучшенной поверхностной активностью

Objectives. To develop a new green method for the synthesis of nanosized materials of cobalt(II,III) oxide, with improved surface activity, using environmentally friendly precursors and solvents.Methods. A green method was proposed, in order to isolate Co3O4 nanoparticles with high surface activity. Instead of the usual organic solvents, three different natural sugars, including glycogen, sucrose, and glucose were used for the first time as templates. Water as a green solvent was used in all the steps. The polymorphic composition of the synthesized samples was determined by means of X-ray phase analysis. The morphology of the obtained crystallites was studied from micrographs of the oxide phases. Image Pro Plus 6 software was used to measure the size of nanoparticles. The surface activity of the isolated samples was studied using the Brunauer–Emmett–Teller method and the Langmuir method. The Barret–Joyner–Halenda method was used to determine the diameter, volume, and distribution of pores.Results. The crystallite sizes of the samples are 23 nm, 36 nm, and 30 nm for glucose, glycogen, and sucrose templates, respectively. Adsorption–desorption isotherms for samples obtained from complexes of glucose and sucrose correspond to type IV, indicating a strong interaction between the adsorbent and the adsorbed sample. The isotherm for the sample isolated from the complex with glycogen is of a different type and most likely indicates that this sample is almost completely mesoporous. The pore radii are found in the interval 1.2–1.6 nm.Conclusions. A new green method for the synthesis of nanosized particles of Co(II,III) oxide using natural saccharides and deionized water was developed. The composition, morphology, structure, and surface activity of the samples obtained were studied. It was shown that due to the polymeric structure of their metal complexes and the ability to bind active carbon on the surface of nanoparticles, natural saccharides can be used as matrices in the synthesis of nanosized metal oxides with high surface activity.Цели. Разработать новый «зеленый» метод синтеза наноразмерных материалов оксида кобальта(II,III) с улучшенной поверхностной активностью, используя неопасные для окружающей среды прекурсоры и растворители.Методы. Предложен новый метод выделения наноразмерных частиц Co3O4 с высоко-развитой поверхностью. В качестве матриц впервые применены природные сахариды ― гликоген, сахароза и глюкоза. В роли экологически чистого растворителя на всех стадиях процесса используется вода. Полиморфный состав синтезированных образцов определяли с помощью рентгенофазового анализа. Морфологию полученных кристаллитов изучали по микрофотографиям оксидных фаз. Для измерения размера наночастиц использовалось программное обеспечение Image Pro Plus 6. Поверхностную активность выделенных образцов изучали методом Брунауэра–Эммета–Теллера и методом Ленгмюра. Для определения диаметра, объема и распределения пор применялся метод Баррета–Джойнера–Халенды.Результаты. Размеры кристаллитов синтезированных образцов составляют 23, 36 и 30 нм для матриц глюкозы, гликогена и сахарозы соответственно. Изотермы адсорбции– десорбции для образцов, полученных на основе комплексов глюкозы и сахарозы, соответствуют IV типу, что свидетельствует о сильном взаимодействии между адсорбентом и адсорбированным образцом. Изотерма для образца, выделенного на основе комплекса с гликогеном, относится к другому типу и, скорее всего, указывает на то, что этот образец почти полностью мезопористый. Радиус пор составляет 1.2–1.6 нм.Выводы. Разработан новый «зеленый» метод синтеза наноразмерных частиц оксида кобальта(II,III) с использованием природных сахаридов и деионизированной воды. Исследованы состав, морфология, строение и поверхностная активность полученных образцов. Показано, что природные сахариды благодаря полимерной структуре их металлокомплексов и способности связывать активный углерод на поверхности нано-частиц, могут быть использованы в качестве матриц при синтезе наноразмерных оксидов металлов с большой поверхностной активностью

Исследование набухания каучуков различной химической природы в сверхкритическом диоксиде углерода

Objectives. To investigate the swelling of the main types of rubbers used in the rubber industry in carbon dioxide in a supercritical state (SC-CO2), in order to assess the possibility of obtaining elastomeric materials with porous structures using fluid technology, based on them.Methods. The process of swelling of rubbers in SC-CO2 and subsequent foaming was carried out according to a specially developed technique using the original installation. This is a high-pressure apparatus with transparent windows, allowing for the use of an optical technique to directly measure the geometric dimensions of samples during swelling and foaming using a digital video camera. The study of the porous structure of foamed rubbers was carried out using scanning electron microscopy.Results. The study established experimental curves of the swelling kinetics in SC-CO2 of isoprene, butadiene, styrene butadiene, ethylene propylene, chloroprene, ethylene acrylate, siloxane, and organofluorine rubbers. The influence of temperature and pressure on the rate and equilibrium degree of swelling was studied. The diffusion coefficients of SC-CO2 in rubbers of various chemical natures were also determined.Conclusions. It was shown that the equilibrium swelling degree of rubbers in SC-CO2 depends on the chemical nature of rubbers. It does not correlate with the value of their solubility parameters, changes directly proportional to the diffusion coefficient and increases with increasing temperature and pressure. It was found that irrespective of the degree of swelling in SC-CO2, all the rubbers studied are intensively foamed at a sharp pressure drop. The size of the pores formed is tens of microns: significantly smaller than the size of pores formed when chemical pore formers are used.Цели. Исследование набухания основных типов каучуков, применяющихся в резиновой промышленности, в диоксиде углерода, находящемся в сверхкритическом состоянии (СК-СО2), для оценки возможности получения на их основе эластомерных материалов с пористыми структурами с использованием флюидной технологии.Методы. Процесс набухания каучуков в СК-СО2 и последующее их вспенивание проводили по специально разработанной методике на оригинальной установке, представляющей собой аппарат высокого давления с прозрачными окнами, позволяющими использовать оптическую методику непосредственного измерения геометрических размеров образцов в процессе набухания и вспенивания с помощью цифровой видео-камеры. Исследование пористой структуры вспененных каучуков проводили с помощью сканирующей электронной микроскопии.Результаты. Получены экспериментальные кривые кинетики набухания в СК-СО2 изопренового, бутадиенового, бутадиен-стирольного, этиленпропиленового, хлоропренового, этилен-акрилатного, силоксанового и фторорганического каучуков. Исследовано влияние температуры и давления на скорость и равновесную степень набухания. Определены коэффициенты диффузии СК-СО2 в каучуках различной химической природы.Выводы. Показано, что степень равновесного набухания каучуков в СК-СО2 зависит от химической природы каучуков, не коррелирует с величиной их параметров растворимости, изменяется прямо пропорционально коэффициенту диффузии и увеличивается с ростом температуры и давления. Установлено, что независимо от степени набухания в СК-СО2 все исследованные каучуки интенсивно вспениваются при резком сбросе давления. Размер образующихся пор составляет десятки микрон, что существенно меньше размера пор, образующихся при использовании химических порообразователей

Эпоксидирование циклогексена гидропероксидом циклогексила

Objectives. To investigate the regularities of the process of joint production of epoxycyclohexane, cyclohexanol, and cyclohexanone using the cyclohexene epoxidation reaction with cyclohexyl hydroperoxide in the presence of an ammonium paramolybdate catalyst, representing an alternative to the method of cyclohexanol and cyclohexanone synthesis by alkaline catalytic decomposition of cyclohexyl hydroperoxide.Methods. The qualitative and quantitative analysis of the obtained intermediate and target compounds was determined using modern physicochemical research methods: gas–liquid chromatography using the Chromatec-Crystal 5000.2 hardware and software complex with a flame ionization detector and infrared spectroscopy on an RX-1 infrared Fourier spectrometer. The content of hydroperoxide in the oxidation products was determined using iodometric titration, while the carboxylic acid content was determined by the titrimetric method based on the neutralization reaction.Results. The presented method for obtaining cyclohexanol and cyclohexanone together with epoxycyclohexane by the reaction of cyclohexene epoxidation with cyclohexyl hydroperoxide containing cyclohexane in the products of high-temperature liquid-phase oxidation is experimentally substantiated. The influence of various technological parameters on the process of liquid-phase oxidation of cyclohexane to hydroperoxide is described. The conditions for carrying out this reaction are determined to ensure the achievement of a content of cyclohexyl hydroperoxide of 1.5 wt % in the products of oxidation. The regularities of the epoxidation reaction of the synthesized cyclohexyl hydroperoxide with cyclohexene in the presence of an ammonium paramolybdate catalyst are analyzed.Conclusions. Epoxidation of cyclohexene with cyclohexyl hydroperoxide produced epoxycyclohexane at a yield of 80–90% and a conversion of cyclohexane hydroperoxide of 85%.Цели. Исследование закономерностей процесса совместного получения эпоксициклогексана, циклогексанола, циклогексанона реакцией эпоксидирования циклогексена гидропероксидом циклогексила в присутствии катализатора ― парамолибдата аммония. Разрабатываемый процесс является альтернативой способу синтеза циклогексанола и циклогексанона щелочно-каталитическим разложением гидропероксида циклогексила.Методы. Определение качественного и количественного анализа полученных промежуточных и целевых соединений осуществлялось с применением газожидкостной хроматографии на аппаратно-программном комплексе «Хроматек-Кристалл 5000.2» с пламенно-ионизационным детектором, инфракрасной спектроскопией на приборе ИК Фурье RX-1. Содержание гидропероксида в продуктах окисления проводилось с использованием йодометрического титрования, а содержание карбоновых кислот ― титриметрическим методом на основе реакции нейтрализации.Результаты. Экспериментально обоснован метод получения циклогексанола и циклогексанона совместно с эпоксициклогексаном реакцией эпоксидирования циклогексена гидропероксидом циклогексила, содержащимся в продуктах высокотемпературного жидкофазного окисления циклогексана. Исследовано влияние различных технологических параметров на процесс жидкофазного окисления циклогексана до гидропероксида. Определены условия проведения данной реакции, обеспечивающие достижение содержания гидро-пероксида циклогексила 1.5 мас. % в продуктах окисления. Изучены закономерности реакции эпоксидирования синтезированного гидропероксида циклогексила с циклогексеном в присутствии парамолибдата аммония в качестве катализатора.Выводы. Эпоксидированием циклогексена гидропероксидом циклогексила получен эпоксициклогексан с выходом 80–90% при конверсии гидропероксида циклогексана 85%

Координационные соединения нитратов индия, гадолиния и эрбия с низким содержанием мочевины

Objectives. To date, compounds of rare earth nitrates with urea in a ratio of 1:4 and indium in a ratio of 1:6 have been synthesized and structurally characterized. However, there is a lack of research into similar compounds having a lower urea content. The purpose of this work was to continue the search for regularities of structure formation for complexes of various elements with urea.Methods. Novel coordination compounds were synthesized and characterized by powder- and single-crystal X-ray diffraction analysis, as well as infrared spectroscopy.Results. The interaction of indium, gadolinium and erbium nitrates with urea (Ur) in an aqueous solution under conditions of ligand deficiency produces the previously unknown coordination compounds cis-[In(Ur)4(NO3)2]NO3, [Gd(H2O)2(Ur)2(NO3)3], and [Er(H2O)2(Ur)(NO3)3]. The indium complex is shown to have an ionic structure, whereas the gadolinium and erbium complexes have a molecular structure. In the indium complex, the coordination number is 6; the cation has an octahedral structure; it involves two cis-arranged monodentate nitrate groups and four monodentate urea molecules. The coordination number of gadolinium is 10; here, the coordination polyhedron is a distorted pentagonal bipyramid at the vertices of which there are two water molecules, while in the internal polygonal base there are two monodentate urea molecules and three bidentate chelating nitrate groups oriented perpendicular to the polygonal base of the bipyramid. The coordination number of erbium is 9; the coordination polyhedron is a distorted tricapped trigonal prism.Conclusions. In contrast with the gadolinium complex, one urea molecule is coordinated in the erbium complex instead of two, decreasing the coordination number from 10 to 9. In the indium complex cation, the coordination number is 6; unlike the gadolinium and erbium complexes, the cation does not contain water, and the nitrate groups are monodentate.Цели. В настоящее время синтезированы и структурно охарактеризованы соединения нитратов редкоземельных элементов с мочевиной в соотношении 1:4 и индия ― в соотношении 1:6, однако практически не изучены подобные соединения с меньшим содержанием мочевины. Целью настоящей работы является продолжение поиска закономерностей образования и строения комплексов различных элементов с мочевиной.Методы. Новые координационные соединения синтезированы и охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, инфракрасной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.Результаты. Взаимодействие нитратов гадолиния и эрбия с карбамидом (мочевиной, Ur) в водном растворе в условиях недостатка лиганда приводит к образованию ранее неизвестных координационных соединений цис-[In(Ur)4(NO3)2]NO3, [Gd(H2O)2(Ur)2(NO3)3] и [Er(H2O)2(Ur)(NO3)3]. Показано, что комплекс индия имеет ионное, а комплексы гадолиния и эрбия ― молекулярное строение. Координационное число индия равно 6; комплексный катион имеет октаэдрическое строение с цис-расположением двух монодентатных нитратных групп. Вершины октаэдра заняты атомами кислорода четырех монодентатных молекул карбамида. Координационное число гадолиния равно 10, координационный полиэдр можно представить как искаженную пентагональную пирамиду, в вершинах которой расположены две молекулы воды, а в плоскости ― две мондентатные молекулы мочевины и три бидентатно-хелатирующие нитратные группы, ориентированные перпендикулярно плоскости бипирамиды. Координационное число эрбия равно 9, координационный полиэдр ― искаженная трехшапочная тригональная призма.Выводы. При переходе от гадолиния к эрбию наблюдается координация одной молекулы мочевины вместо двух, координационное число уменьшается от 10 до 9. В комплексе индия координационное число равно шести; в отличие от комплексов гадолиния и эрбия комплексный катион не содержит воды, а нитратные группы являются не бидентатными, а монодентатными

Медленные полимочевинные композиции с высокими эксплуатационными свойствами

Objectives. To improve the technology for obtaining polymer spray coatings based on polycarbodiimides (polyureas) by studying changes in the process and operational parameters due to the introduction of aspartic acid derivatives (AADs) into the composition.Methods. The process of the production of sprayed and contact polyureas involves a number of difficulties, not least in terms of the cost of the components and high-pressure equipment. For this reason, mathematical modeling was used to optimize experimental design. The curing time of the composition was measured under conditions simulated to be close to actual. After thermostating and mixing Components A and B in predetermined ratios, the gelation time was measured to represent the curing time of the composition. The hardness of the material was determined by the Shore method according to GOST 24621-91. Tensile strength and relative elongation were determined according to a standard method (GOST 30436-96).Results. The effect of three AADs on the properties of the finished polyurea was studied. It was found that the introduction of two of them (AAD-1 and AAD-2) into polyurea in an amount of up to 40 wt % produces slow-curing (>250 s) polyureas capable of manual application. The finished products have physical properties on par with machine-poured materials (breaking strength >73 MPa; tensile strength >23 MPa; elongation >500%). Compiled regression equations were used to construct graphs of equal levels showing the possible areas of directed modification of the studied compositions.Conclusions. AAD can be used as a modifying component for polyurea systems to obtain slow-curing polyureas with high performance properties, which can be purposefully controlled by mathematical modeling. The resulting products have commercial value due to their combination of valuable physical and mechanical properties.Цели. Совершенствование технологии получения полимерных напыляемых покрытий на основе поликарбодиимидов (полимочевин), путем изучения закономерностей изменения технологических и эксплуатационных свойств при введении в состав композиции производных аспарагиновой кислоты (ПАК).Методы. Процесс производства напыляемых и контактных полимочевин сопряжен с рядом трудностей, главной из которых является стоимость используемых компонентов и работа с высокопроизводительным оборудованием высокого давления, поэтому авторами было предложено использовать метод математического моделирования для оценки оптимального плана проведения эксперимента. Измерение времени жизни композиции проводили в условиях, приближенных к реальным условиям нанесения. Компоненты А и Б термостатировали, смешивали в заданных соотношениях. Затем замеряли время гелеобразования, которое считали временем жизни композиции. Твердость материала определяли по методу Шора по ГОСТ 24621-91. Прочность и относительное удлинение при растяжении определяли по стандартной методике (ГОСТ 30436-96).Результаты. Исследовано влияние трех ПАК на свойства готовой полимочевины и показано, что введение в состав полимочевины двух из них (ПАК1 и ПАК2) в количестве до 40 мас. % дает возможность получить полимочевины со временем жизни >250 с, что позволяет перевести их в разряд «медленных», то есть способных наноситься вручную. Готовые продукты обладают физическими свойствами, аналогичными материалам, полученным методом машинной заливки (прочностью на разрыв >73 МПа, прочностью при растяжении >23 МПа и относительным удлинением >500%). Составлены уравнения регрессии, на основании которых построены графики равных уровней, показывающие возможные области направленной модификации исследуемых композиций.Выводы. Применение ПАК в качестве модифицирующего компонента для полимочевинных систем позволяет получить «медленные» полимочевины с высокими эксплуатационными свойствами, которые можно целенаправленно регулировать, используя метод математического моделирования. Помимо прочего, полученные продукты несут в себе коммерческую ценность, так как обладают совокупностью нужных физико-механических свойств

Исследование процесса фторирования титаномагнетитового концентрата дифторидом аммония

Objectives. To study the technological features of a new fluoride technology for the production of titanium dioxide by the decomposition of titanomagnetite concentrate with ammonium fluorides.Methods. The chemical species of the titanium and iron components in the fluorination of titanomagnetite concentrate and sublimation separation of components were determined by means of X-ray powder diffraction analysis and inductively coupled plasma mass spectrometry. The kinetics of sublimation of the titanium component by the thermal decomposition of ammonium hexafluorotitanate was experimentally studied.Results. The products of the fluorination of titanomagnetite concentrate with ammonium bifluoride are compounds (NH4)2TiF6 and (NH4)3FeF6, as proven by chemical analysis and X-ray powder diffraction analysis. The subsequent sublimation separation of the titanium component produced the target product: a mixture of ammonium fluorotitanates. The desublimation of the titanium-containing fraction gave an NH4TiF5–(NH4)2TiF6–(NH4)3TiF7 mixture, the titanium content of which is 30.6% and the content of impurities (Fe, V, Si) is a minimum (0.45%). The activation energy of the heterogeneous reaction and the rate-limiting step of the process were also determined.Conclusions. A high-purity titanium product (a mixture of ammonium fluorotitanates) is obtained. This is a valuable commercial product for the industrial production of titanium dioxide pigment from titanomagnetite concentrate and ilmenite.Цели. Исследование технологических особенностей новой фторидной технологии производства диоксида титана методом разложения титаномагнетитового концентрата с помощью фторидов аммония.Методы. Формы нахождения титановых и железистых составляющих в процессе фторирования титаномагнетитового концентрата и сублимационного разделения компонентов определялись рентгенофазовым анализом и масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой. Кинетика сублимации титановой составляющей экспериментально изучена термическим разложением гексафторотитаната аммония.Результаты. В результате фторирования титаномагнетитового концентрата дифторидом аммония образуются продукты реакции в виде соединений (NH4)2TiF6 и (NH4)3FeF6, что доказано химическим и рентгенофазовым анализом. С помощью последующего сублимационного отделения титановой составляющей получен целевой продукт, представленный смесью фторотитанатов аммония. Методом десублимации титансодержащей фракции выделена смесь NH4TiF5–(NH4)2TiF6–(NH4)3TiF7, содержание титана в которой находится на уровне 30.6%, а содержание примесей (Fe, V, Si) минимально (0.45%). Определена энергия активации гетерогенной реакции и лимитирующая стадия процесса.Выводы. Получен высокочистый титановый продукт (смесь фторотитанатов аммония), который является ценным коммерческим продуктом для промышленного производства пигментного диоксида титана из титаномагнетитового концентрата и ильменита

О некоторых этапах развития квантовой химии в России и на кафедре физической химии им. Я.К. Сыркина ИТХТ им. М.В. Ломоносова

Objectives. To analyze the history of the development of quantum chemistry and software for quantum chemical calculations in Russia at the Ya.K. Syrkin Department of Physical Chemistry of the M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies of RTU MIREA.Results. This work presents a historical overview of the development of quantum chemistry at the Ya.K. Syrkin Department of Physical Chemistry from Academician Ya.K. Syrkin to Professor V.R. Flid. It provides a summary of the work with the participation of the author in 1980s–1990s. Quantum-chemical models used to describe some of the intercalation reactions in a bond are considered in comparison with the well-known Woodward–Hoffman and Fukui approaches. The work outlines fundamentals of studies on the design of bifunctional compounds.Conclusions. The physical significance of the exchange interaction constant is given a visual meaning: it establishes the change in spin density on the metals forming complexes of the type in question when passing from isolated cations in the composition of the complexes. The work provides recommendations to synthetic chemists regarding the selection of components in the synthesis of magnetic sublattices of bifunctional materials. It also examines the high level of scientific research carried out at the Ya.K. Syrkin Department of Physical Chemistry and its relevance to the world science level. Цели. Проанализировать историю развития квантовой химии и программного обеспечения для квантово-химических расчетов в России и на кафедре физической химии им. Я.К. Сыркина Института тонких химических технологий (ИТХТ) им. М.В. Ломоносова РТУ МИРЭА.Результаты. Представлен исторический очерк развития квантовой химии в ИТХТ на кафедре физической химии им. Я.К. Сыркина от самого академика Я.К. Сыркина до профессора В.Р. Флида. Обобщены данные работ с участием автора, проводимые им на кафедре физической химии им. Я.К. Сыркина в 80-е и в начале 90-х годов ХХ века. Рассмотрены квантово-химические модели для описания некоторых реакций внедрения в связь в сопоставлении с известными подходами Вудворда–Гоффмана и Фукуи. Изложены основы работ по дизайну бифункциональных соединений.Выводы. Получено наглядное значение физического смысла константы обменного взаимодействия – она определяет изменение спиновой плотности на металлах, образующих комплексы рассмотренного типа, при переходе от изолированных катионов к ним же в составе комплексов. Даны рекомендации химикам-синтетикам по подбору компонент при проведении синтеза магнитных подрешеток бифункциональных материалов. Продемонстрирован высокий уровень научных исследований, выполняемых в ИТХТ на кафедре физической химии им. Я.К. Сыркина и их соответствие мировому уровню науки

Исследование кальцийсодержащих соединений в качестве катализаторов этерификации глицерина высшими карбоновыми кислотами

Objectives. To investigate the catalytic activity of calcium-containing basic catalysts for the esterification of glycerol with higher carboxylic acids in order to develop a low-waste technology for the production of multifunctional additives, as well as to assess the possibility of using the reaction products for the processing of polyvinyl chloride.Methods. The consumption of oleic acid during synthesis was monitored using a titrimetric method of analysis with visual indication. The structure of the synthesized calcium-containing catalysts was confirmed by infrared spectroscopy; elemental analysis was additionally performed for calcium glyceroxide. Quantitative and qualitative analyses of the resulting mixtures of oleic acid glycerides were carried out using chromato-mass spectrometry. A sample of a multifunctional additive was tested in a model formulation of a medical plastic compound based on polyvinyl chloride.Results. It is shown that the catalytic activity of calcium derivatives in the reaction of esterification of glycerol with higher carboxylic acids increases in the series СаО < Са(ОН)2 < Ca(C17H33COO)2 < Ca(C2H5O)2 < Ca(C4H9O)2 < Ca(C3H7O3)2, while the use of calcium glyceroxide as a catalyst in an amount from 1 to 6 mol % increases the conversion of carboxylic acid from 58 to 86% in 10 h of synthesis. However, varying the amount of calcium glyceroxide from 1.5 to 6 mol % results in no observed changes in the conversion of carboxylic acid. The multifunctional additive obtained by selecting calcium glyceroxide as a catalyst has a thermally stabilizing and plasticizing effect on the polymer composition. The introduction of the developed additive into the formulation of a polyvinyl chloride composition for medical purposes reduces the processing torque and time to reach the dry point. By combining these factors, energy costs during production were reduced by more than 11% compared to the control composition.Conclusions. It is established that calcium alcoholates catalyze the reaction of esterification of glycerol with oleic (or higher) acid to increase the conversion of the initial substances and selectivity for the formation of monoglycerides as compared with calcium oxide, hydroxide, and oleate. By optimizing the ratio of glycerol : oleic acid : calcium glyceroxide at 1 : 1 : 0.015, the maximum conversion of oleic acid of up to 86% in 10 h was obtained via synthesis. The proposed method for esterification of glycerol with higher carboxylic acids in the presence of a calcium-containing catalyst avoids the stage of purification from the catalyst to obtain a composition with multifunctional additive properties for the processing of polyvinyl chloride.Цели. Исследовать каталитическую активность кальцийсодержащих основных катализаторов для процесса этерификации глицерина высшими карбоновыми кислотами с целью разработки малоотходной технологии получения многофункциональных добавок. Провести оценку возможности применения продуктов реакции для переработки поливинилхлорида.Методы. За расходованием олеиновой кислоты во время синтеза наблюдали с использованием титриметрического метода анализа с визуальной индикацией. Строение синтезированных кальцийсодержащих катализаторов было подтверждено методом инфракрасной спектроскопии. Для глицерата кальция дополнительно был проведен элементный анализ. Количественный и качественный анализ полученных смесей глицеридов олеиновой кислоты проводили с использованием хромато-масс-спектрометрии. Образец многофункциональной добавки прошел испытания в модельной рецептуре пластиката медицинского назначения на основе поливинилхлорида.Результаты. Установлено, что каталитическая активность производных кальция в реакции этерификации глицерина высшими карбоновыми кислотами возрастает в ряду СаО < Са(ОН)2 < Ca(C17H33COO)2 < Ca(C2H5O)2 < Ca(C4H9O)2 < Ca(C3H7O3)2, при этом использование глицерата кальция в качестве катализатора в количестве от 1 до 6 мол. % повышает конверсию карбоновой кислоты с 58 до 86% за 10 ч проведения синтеза. Обнаружено, что при изменении количества глицерата кальция от 1.5 до 6 мол. % конверсия карбоновой кислоты практически не меняется. Выбранный в ходе исследований глицерат кальция в качестве катализатора позволяет получить многофункциональную добавку, обладающую термостабилизирующим и пластифицирующим действием на полимерную композицию. Введение разработанной добавки в рецептуру поливинилхлоридной композиции медицинского назначения снижает при переработке крутящий момент и сокращает время достижения «сухой» точки. Оба этих фактора позволили снизить затраты энергии при выпуске продукции более чем на 11% по сравнению с контрольной композицией.Выводы. Установлено, что алкоголяты кальция катализируют реакцию этерификации глицерина олеиновой (или высшими) кислотой, повышают конверсию исходных веществ и селективность образования моноглицеридов по сравнению с оксидом, гидроксидом и олеатом кальция. Найдено, что оптимальное соотношение компонентов глицерин : олеиновая кислота : глицерат кальция составляет 1 : 1 : 0.015 и позволяет достичь максимальной конверсии олеиновой кислоты (до 86%) за 10 ч синтеза. Предложен способ этерификации глицерина высшими карбоновыми кислотами в присутствии кальцийсодержащего катализатора. Данный способ позволяет исключить стадию очистки от катализатора и получить композицию, обладающую свойствами многофункциональной добавки для переработки поливинилхлорида

Применение схем неадиабатической экстрактивной ректификации с предварительным отделением азеотропообразующих компонентов для разделения смеси ацетон-толуол-н-бутанол

Objectives. The study aims to investigate the effectiveness of the use of various options for organizing the process of diabatic distillation in the separation of a mixture of acetone-toluene-n-butanol by extractive distillation using dimethylformamide as an entrainer in a scheme with preliminary separation of azeotropic components.Methods. As the main research method, mathematical modeling in the Aspen Plus V. 12 software package was used. As a model for describing vapor-liquid equilibrium, the local composition Non-Random Two Liquid equation model was used. Parametric optimization of diabatic schemes was carried out according to the criterion of reduced energy costs.Results. Based on the scheme for extractive distillation of an acetone-toluene-n-butanol mixture with preliminary separation of azeotropic components, five options for organizing diabatic distillation schemes were considered, both with and without use of a compressor to reach a required flows temperature.Conclusion. It is shown that the use of diabatic schemes in the extractive distillation of a acetone-toluene-n-butanol mixture with dimethylformamide makes it possible to diminish the reduced energy costs by 8.9-43.5%. Meanwhile the maximum reduction in energy consumption is achieved in a scheme where upper vapor flows of two other columns are used to heat the azeotropic components separating column.Цели. Исследование энергетической эффективности применения неадиабатической экстрактивной ректификации при разделении смеси ацетон-толуол-н-бутанол с диметилформамидом в качестве разделяющего агента в схеме с предварительным отделением азеотропообразующих компонентов.Методы. В качестве основного метода исследования применялось математическое моделирование с использованием программного комплекса Aspen Plus V. 12. Моделирование парожидкостного равновесия производилось по уравнению локальных составов Non-Random Two Liquid. Параметрическая оптимизация неадиабатических схем проводилась по критерию приведенных энергетических затрат.Результаты. На основе схемы экстрактивной ректификации смеси ацетон-толуол-н-бутанол с предварительным отделением азеотропообразующих компанентов было рассмотрено пять вариантов организации схем неадиабатической ректификации, как с использованием компрессора для достижения необходимой температуры потоков, так и без него.Выводы. Показано, что применение неадиабатической экстрактивной ректификации в схеме разделения смеси ацетон-толуол-н-бутанол с диметилформамидом с предварительным отделением азеотропообразующих компонентов позволяет снизить приведенные энергетические затраты на 8.9-43.5%, при этом максимальное снижение энергозатрат достигается в схеме с использованием для обогрева колонны отделения азеотропообразующих компонентов верхних паровых потоков двух других колонн