×
20.06.2014
216.012.d438

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СИЛИКАГЕЛЯ С ИММОБИЛИЗОВАННОЙ ФОРМАЗАНОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГРУППОЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам получения сорбционных материалов на основе силикагеля, пригодных для извлечения металлов в аналитических целях. Предложен способ получения силикагеля с иммобилизованной формазановой функциональной группой из 3-аминопропилсиликагеля, включающий ацилирование хлорангидридом нитробензойной кислоты в среде хлороформа в присутствии триэтиламина при температуре не более 50°C в течение 24 часов, далее восстановление дитионитом натрия в среде вода-этилцеллозольв при кипении в течение не менее 3 часов, затем диазотирование и введение во взаимодействие с соединением с гидразонной функциональной группой при температуре не более -5°C. Технический результат - предложенный способ позволяет получать силикагели с иммобилизованной формазановой группой, в которых формазановая группа связана с матрицей ковалентно, что существенно расширяет область их применения. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Настоящее изобретение относится к способам получения сорбционных материалов на основе силикагеля, пригодных для извлечения металлов в аналитических целях.

Известен способ получения формазансодержащих силикагелей, заключающийся в переведении силикагеля, содержащего триметиламмониевые группировки, в ОН-форму выдерживанием в течение 24 часов в 0,1 М растворе NaOH и дальнейшем взаимодействии с 50% водно-этанольным раствором формазана при 30-40°C [Т.И.Маслакова, И.Г.Первова, Т.В.Скорых, С.А.Мелкозеров, С.П.Главатских, И.Н.Липунов. Новые сорбенты с иммобилизованными гетарилформазановыми группировками. Сорбционные и хроматографические процессы. - 2009. Т.9. Вып.3. С.354-363]. Процесс осуществляется в соответствии со схемой:

Схема 1

X положение SO3H R
1 О 4-SO3H H
2 О 5-SO3H OH
3 NCH2Ph 4-SO3H H
4 NCH2Ph 5-SO3H OH
5 S 4-SO3H H
6 s 5-SO3H OH

Полученные по описанному способу материалы характеризуются количеством иммобилизованных формазановых группировок, находящимся в пределах 0,003-0,034 ммоль/г в зависимости от исходной концентрации формазана в растворе и природы заместителей в молекуле формазана. Сорбционные свойства полученных модифицированных материалов изучены по отношению к ионам Co (II), Ni (II), Cu (II), Zn (II), Cd (II) и Pb (II) [И.Г.Первова, Т.И.Маслакова, Т.В.Скорых, Т.А.Мельник, И.Н.Липунов. Сорбционно-аналитические свойства минеральных сорбентов с иммобилизованными гетарилформазановыми группировками. Сорбционные и хроматографические процессы. - 2009. Т.9. Вып.3. С.383-390].

Существенным недостатком описанного способа является низкая степень функционализации силикагеля формазановыми группами, т.е. предложенный способ не позволяет получать сорбционый материал с более высокой сорбционной емкостью.

Наиболее близким по техническому результату к предлагаемому способу является способ получения силикагеля, содержащего иммобилизованные формазановые группировки, заключающийся в кватернизации 3-аминопропилсодержащего силикагеля и последующем взаимодействии полученного материала с сульфосодержащими формазанами [М.Grote, A.Schwalk, A.Kettrup. Formazane als funktionalle Gruppen chelatbilder Ionenaustauscher. IV. Eigenschaften formazanbeladener Kieselgele. Fresenius Z Anal Chem. 1982. V.313. P.297-303]. Процесс протекает по схеме:

Схема 2

R1 R2
1 SO3Na CONHPh
2 SO3Na H
3 H CONHPh

Полученные по способу материалы характеризуются количеством иммобилизованных формазановых группировок, находящимся в пределах 0,24-0,42 ммоль/г в зависимости от природы формазанового фрагмента. Емкость таких сорбентов по отношению к ионам палладия составляет 0,29 ммоль/г.

Общий недостаток описанных способов получения формазансодержащих силикагелей заключается в том, что используемая схема получения основана на проведении иммобилизации формазанового фрагмента по ионообменному механизму, т.е. в получаемом материале формазан связан с минеральной матрицей ионной связью, что существенно ограничивает область их применения из-за чувствительности к величине pH и присутствию анионов в растворе.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка способа получения силикагелей с иммобилизованной формазановой группой, в которых формазановая группа связана с матрицей ковалентно, что позволит существенно расширить область их применения.

Технический результат достигается путем последовательной сборки формазанового фрагмента на силикагеле путем постадийной его модификации. На первой стадии проводят ацилирование 3-аминопропилсиликагеля хлорангидридом ароматической кислоты, содержащим в фенильном кольце нитрогруппу. Для этого пригодны, например, хлорангидриды 4-нитробензойной кислоты или 3-нитробензойной кислоты. Ацилирование осуществляют в присутствии триэтиламина в среде хлороформа при температуре не менее 50°C в течение 24 ч:

Схема 3

На второй стадии восстанавливают нитрогруппу дитионитом натрия путем кипячения в водно-этилцеллозольвной среде в течение не менее 3 часов:

Схема 4

Далее проводят диазотирование (схема 5, 7) и конденсацию при -5°C с соединением, содержащим гидразонный фрагмент (схема 6, 8). В качестве соединений, содержащих гидразонный фрагмент, предложено использовать различные типы гидразонов, в частности фенилгидразон бензальдегида, гуанилгидразон бензальдегида и бензилиден-4-амино-1,2,4-триазол.

Схема 5

Схема 6

Схема 7

Схема 8

Экспериментальные исследования показали, что выбор температуры и времени проведения реакций, представленных на схемах 3-8, обусловлен созданием наиболее оптимальных условий для полной конверсии реагирующих веществ в целевые продукты.

Строение полученных материалов подтверждено на основании данных элементного анализа и ИК-спектроскопии (таблица 1).

Таблица 1
Данные ИК-спектров силикагелей с иммобилизованной формазановой функциональной группой
Силикагель ИК-спектр, v, см-1
Csp3-H Саром С=O C=N
IV 2893-2979 3060 1653 1606
V 2893-2978 3086 1658 1647, 1633
VI 2893-2937 3074 1654 1639, 1610
VII 2891-2974 3068 1649 1602

Способность сорбировать металлы для полученных силикагелей с иммобилизованной формазановой функциональной группой подтверждена путем определения максимальной сорбционной емкости (ммоль/г), при этом использовали растворы, содержащие медь, кобальт, никель и кадмий (таблица 2). Определенные значения сорбционной емкости материалов позволяют говорить о возможности их использования для извлечения металлов из растворов в аналитических целях.

Пример получения силикагеля IV (1-(4-карбоксамидофенил)-3,5-дифенилформазан-силикагель).

Стадия 1. В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную магнитным перемешивающим элементом и обратным холодильником, помещают 50 г 3-аминопропилсиликагеля (емкость по NH2-группе 1,4 ммоль/г, определена кислотно-основным титрованием), приливают раствор 13 г (0,07 моль) хлорангидрида 4-нитробензойной кислоты в 200 мл хлороформа и 11 мл (0,077 моль) триэтиламина. Перемешивают 24 ч при нагревании на водяной бане с температурой 50°C. После этого силикагель отфильтровывают на фильтре Шотта, промывают последовательно хлороформом, этанолом, водой и снова этанолом. Высушивают в сушильном шкафу при 80°C.

Стадия 2. В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную магнитным перемешивающим элементом и обратным холодильником, помещают модифицированный силикагель, полученный на стадии 1. Приливают 150 мл этилцеллозольва и раствор 47 г дитионита натрия в 150 мл воды. Выдерживают при кипении в течение 3 часов. После этого силикагель промывают декантацией, отфильтровывают на фильтре Шотта и промывают водой.

Стадия 3. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, вносят модифицированный силикагель, полученный на стадии 2, 100 мл дистиллированной воды и 18 мл концентрированной соляной кислоты. Колбу охлаждают до -5°C и прибавляют раствор 12 г нитрита натрия в 25 мл воды. Затем суспензию перемешивают 20 мин при той же температуре. Полученную суспензию прибавляют порциями к охлажденному до -5°C раствору 11,2 г фенилгидразона бензальдегида и 8,4 г гидроокиси натрия в 700 мл этанола. После этого реакционную массу перемешивают 1 час при -5°C и 20 мин при комнатной температуре. Модифицированный силикагель отфильтровывают и отмывают в экстракторе Сокслета этанолом до бесцветных промывных вод. Модифицированный силикагель сушат в сушильном шкафу при 75°C до постоянной массы.

Пример получения силикагеля V (1-(карбоксимидамид)-3-(4-карбоксамидофенил)-5-фенилформазан-силикагель).

В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, вносят модифицированный силикагель, полученный на стадии 2, описанной в примере получения силикагеля V, 100 мл дистиллированной воды и 18 мл концентрированной соляной кислоты. Колбу охлаждают до -5°C и прибавляют раствор 12 г нитрита натрия в 25 мл воды. Затем суспензию перемешивают 20 мин при той же температуре. Полученную суспензию прибавляют порциями к охлажденному до -5°C раствору 9,2 г гуанилгидразона бензальдегида и 8,4 г гидроокиси натрия в 700 мл этанола. После этого реакционную массу перемешивают 1 час при -5°C и 20 мин при комнатной температуре. Модифицированный силикагель отфильтровывают и отмывают в экстракторе Сокслета этанолом до бесцветных промывных вод. Модифицированный силикагель сушат в сушильном шкафу при 75°C до постоянной массы.

Пример получения материала VI (N-[(4-карбоксамидофенил)-1-фенил]метилен-4Н-1,2,4-триазол-4-амин)-силика).

В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, вносят модифицированный силикагель, полученный на стадии 2, описанной в примере получения силикагеля V, 100 мл дистиллированной воды и 18 мл концентрированной соляной кислоты. Колбу охлаждают до -5°C и прибавляют раствор 12 г нитрита натрия в 25 мл воды. Затем суспензию перемешивают 20 мин при той же температуре. Полученную суспензию прибавляют порциями к охлажденному до -5°C раствору 9,8 г бензилиден-4-амино-1,2,4-триазол и 8,4 г гидроокиси натрия в 700 мл этанола. После этого реакционную массу перемешивают 1 час при -5°C и 20 мин при комнатной температуре. Модифицированный силикагель отфильтровывают и отмывают в экстракторе Сокслета этанолом до бесцветных промывных вод. Модифицированный силикагель сушат в сушильном шкафу при 75°C до постоянной массы.

Пример получения материала VII (1-(3-карбоксамидофенил)-3,5-дифенилформазан-силикагель).

Стадия 1. В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную магнитным перемешивающим элементом и обратным холодильником, помещают 50 г 3-аминопропилсиликагеля (емкость по NH2-группе 1,4 ммоль/г, определена кислотно-основным титрованием), приливают раствор 13 г (0,07 моль) хлорангидрида 3-нитробензойной кислоты в 200 мл хлороформа и 11 мл (0,077 моль) триэтиламина. Перемешивают 24 ч при нагревании на водяной бане с температурой 50°С. После этого силикагель отфильтровывают на фильтре Шотта, промывают последовательно хлороформом, этанолом, водой и снова этанолом. Высушивают в сушильном шкафу при 80°С.

Стадия 2. В круглодонную колбу, емкостью 500 мл, снабженную магнитным перемешивающим элементом и обратным холодильником, помещают модифицированный силикагель, полученный на стадии 1. Приливают 150 мл этилцеллозольва и раствор 47 г дитионита натрия в 150 мл воды. Выдерживают при кипении в течение 3 часов. После этого силикагель промывают декантацией, отфильтровывают на фильтре Шотта и промывают водой.

Стадия 3. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром, вносят модифицированный силикагель, полученный на стадии 2, 100 мл дистиллированной воды и 18 мл концентрированной соляной кислоты. Колбу охлаждают до -5°С и прибавляют раствор 12 г нитрита натрия в 25 мл воды. Затем суспензию перемешивают 20 мин при той же температуре. Полученную суспензию прибавляют порциями к охлажденному до -5°С раствору 11,2 г фенилгидразона бензальдегида и 8,4 г гидроокиси натрия в 700 мл этанола. После этого реакционную массу перемешивают 1 час при -5°С и 20 мин при комнатной температуре. Модифицированный силикагель отфильтровывают и отмывают в экстракторе Сокслета этанолом до бесцветных промывных вод. Модифицированный силикагель сушат в сушильном шкафу при 75°С до постоянной массы.

Пример определения сорбционной емкости силикагелей с иммобилизованной формазановой функциональной группой.

В коническую колбу на 100 мл помещали 20 мл боратного буферного раствора рН=8, вносили от 20 мкг до 12 мг меди (кобальта, никеля, кадмия) (от 2 мл 0,01 г/л до 12 мл 1 г/л) и 50 мг модифицированного силикагеля IV. Колбу закрывали пробкой и выдерживали в течение времени, необходимого для достижения равновесия (5 дней). Количество меди (кобальта, никеля, кадмия) в водной фазе контролировали фотометрически.

Аналогично были определены сорбционные емкости формазансодержащих силикагелей V-VII, полученных в примерах 2-4. Данные приведены в таблице 2.

Таблица 2
Сорбционная емкость (ммоль/г) силикагелей с иммобилизованной формазановой функциональной группой по отношению к некоторым металлам
Me IV V VI VII
Cu 0,6±0,1 0,8±0,1 1,4±0,2 0,7±0,1
Со 0,4±0,1 0,5±0,1 1,3±0,2 0,5±0,1
Ni 0,7±0,1 0,6±0,1 1,9±0,2 0,6±0,1
Cd 0,7±0,1 0,6±0,1 1,5±0,2 0,6±0,1

Как видно из приведенных данных, предложенный способ получения сорбционного материала позволяет получать силикагель с ковалентно иммобилизованной формазановой группой, проявляющий сорбционную способность по отношению к металлам, что может быть использовано для целей аналитической химии. Способ реализуется с использованием коммерчески доступных реагентов в безопасных условиях, что делает его промышленно применимым.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 27 items.
20.01.2013
№216.012.1bb0

Способ получения комплексообразующего сорбента (варианты) и его применение для рентгенофлуоресцентного определения тяжелых металлов в воде

Изобретение относится к области аналитической химии. Предложен комплексообразующий сорбент, который получают импрегнированием поверхности целлюлозных фильтров органическими комплексообразующими реагентами, выбранными из тиосемикарбазона тиофен-2-карбальдегида или тиосемикарбазона...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472582
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f5e

Способ получения 1,1,1,3-тетрафенилпропина

Изобретение относится к способу получения 1,1,1,3-тетрафенилпропина из металлпроизводного фенилацетилена и трифенилхлорметана в среде органического растворителя. Способ характеризуется тем, что в качестве металлпроизводного фенилацетилена используют тетрафенилэтинилаланат лития, а в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473531
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.10.2013
№216.012.7980

Способ получения адамантилсодержащих бета-дикарбонильных соединений

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения адамантановых производных β-дикетонов, являющихся полупродуктами для органического синтеза и потенциальными лигандами для ионов металлов. Способ получения адамантилсодержащих β-дикарбонильных соединений из 1-адамантанола и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496766
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.11.2013
№216.012.833b

Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников свч

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ. Сущность изобретения: в устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, содержащее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499271
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.02.2014
№216.012.a202

Способ получения 1-алкиниладамантанов

Изобретение относится к способу получения 1-алкиниладамантанов из производных адамантана и ацетиленовых соединений при катализе кислотой Льюиса, взятых в эквимольных количествах. Способ характеризуется тем, что в качестве исходных компонентов использован 1-адамантанол и 1-алкин или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507189
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.07.2014
№216.012.e393

Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения свч-устройств с преобразованием частоты

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты (СВЧ-смесителей). Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524049
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e52e

Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом

Изобретение относится к интегральной оптике и используется для изготовления интегрально-оптических схем в стеклянных подложках. Согласно способу на одну из плоскостей стеклянной подложки наносят маскирующий слой, имеющий отверстия для формирования интегрально-оптической схемы, с канальным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524460
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.09.2014
№216.012.f94f

Сорбционно-спектрофотометрический способ определения свинца (ii)

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к сорбционно-спектрофотометрическим методам анализа. Концентрирование металла из пробы проводится при фиксированном значении pH, для чего к анализируемому раствору добавляют ацетатный буфер с pH 3,5-4,5, в полученный раствор погружают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529660
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.02.2015
№216.013.283e

Способ определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей. Способ определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей включает приготовление ацетилирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541759
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.2f36

Способ фильтрации радиосигналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании перестраиваемых полосовых фильтров и селективных четырехполюсников с высокой добротностью. Технический результат заключается в расширении полосы перестройки при сохранении высокой добротности фильтра во всем диапазоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543554
Дата охранного документа: 10.03.2015
Showing 1-10 of 43 items.
20.01.2013
№216.012.1bb0

Способ получения комплексообразующего сорбента (варианты) и его применение для рентгенофлуоресцентного определения тяжелых металлов в воде

Изобретение относится к области аналитической химии. Предложен комплексообразующий сорбент, который получают импрегнированием поверхности целлюлозных фильтров органическими комплексообразующими реагентами, выбранными из тиосемикарбазона тиофен-2-карбальдегида или тиосемикарбазона...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472582
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f5e

Способ получения 1,1,1,3-тетрафенилпропина

Изобретение относится к способу получения 1,1,1,3-тетрафенилпропина из металлпроизводного фенилацетилена и трифенилхлорметана в среде органического растворителя. Способ характеризуется тем, что в качестве металлпроизводного фенилацетилена используют тетрафенилэтинилаланат лития, а в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473531
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.10.2013
№216.012.7980

Способ получения адамантилсодержащих бета-дикарбонильных соединений

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения адамантановых производных β-дикетонов, являющихся полупродуктами для органического синтеза и потенциальными лигандами для ионов металлов. Способ получения адамантилсодержащих β-дикарбонильных соединений из 1-адамантанола и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496766
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.11.2013
№216.012.833b

Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников свч

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ. Сущность изобретения: в устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, содержащее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499271
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.02.2014
№216.012.a202

Способ получения 1-алкиниладамантанов

Изобретение относится к способу получения 1-алкиниладамантанов из производных адамантана и ацетиленовых соединений при катализе кислотой Льюиса, взятых в эквимольных количествах. Способ характеризуется тем, что в качестве исходных компонентов использован 1-адамантанол и 1-алкин или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507189
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.07.2014
№216.012.e393

Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения свч-устройств с преобразованием частоты

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты (СВЧ-смесителей). Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524049
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e52e

Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом

Изобретение относится к интегральной оптике и используется для изготовления интегрально-оптических схем в стеклянных подложках. Согласно способу на одну из плоскостей стеклянной подложки наносят маскирующий слой, имеющий отверстия для формирования интегрально-оптической схемы, с канальным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524460
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.09.2014
№216.012.f94f

Сорбционно-спектрофотометрический способ определения свинца (ii)

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к сорбционно-спектрофотометрическим методам анализа. Концентрирование металла из пробы проводится при фиксированном значении pH, для чего к анализируемому раствору добавляют ацетатный буфер с pH 3,5-4,5, в полученный раствор погружают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529660
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.02.2015
№216.013.283e

Способ определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей. Способ определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей включает приготовление ацетилирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541759
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.2f36

Способ фильтрации радиосигналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании перестраиваемых полосовых фильтров и селективных четырехполюсников с высокой добротностью. Технический результат заключается в расширении полосы перестройки при сохранении высокой добротности фильтра во всем диапазоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543554
Дата охранного документа: 10.03.2015
+ добавить свой РИД