КИСЛОТНО-ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ N-н-ПРОПІЛ, N-н-БУТИЛ ТА N-н-ГЕПТИЛ ПОХІДНИХ АМІНОМЕТАНСУЛЬФОКИСЛОТИ

Abstract

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+NH2CH2SO2O- – 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 ΔH and ΔS 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- – H2O, 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 ΔG, ΔH та ΔS в інтервалі 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 pK aсила відповідних їм кислот (pKYAМSA ) понижується. Визначено межі рН буферної дії їхніх водних розчинів при 298 К; показано, що за допо- могою n-PrAMSA, n-BuAMSA і 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 ΔH і ΔS 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