Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения координационного соединения меди(II) с пиколиновой кислотой

Изобретение относится к синтезу химических веществ, а именно к синтезу пиколинатов металлов, которые находят применение в качестве биологически активных добавок в медицине.

Известен способ получения координационных соединения хрома с производными пиколиновой кислоты (6-метилпиколиновой кислотой и 3-аминопиколиновой кислотой), заключающийся в постепенном прибавлении водного раствора лиганда с добавкой триэтиламина к раствору нитрата хрома при температуре 100°C и перемешивании в течение часа (Liu В., Liu Y., Chai J., Hu X. et al. Chemical properties and biotoxicity of several chromium picolinate derivatives / Journal of Inorganic Biochemistry. 2016. - Vol. 164. - P. 110-118). Недостатками данного метода являются длительность выделения продукта из раствора (медленное упаривание раствора при комнатной температуре) и невысокий выход (47-53%).

Известен способ получения пиколината меди, заключающийся в добавлении метанольного раствора ацетата меди(II) к этанольному раствору 2-пиридилметилфосфоната (2-pmpe) (, В., Ochocki, J., , J., Ciunika, Z. et al. Synthesis, spectroscopic and magnetostructural evidence for the formation of Cu(II) complexes of pyridyl-2-carboxylate (2-pca) and quinolyl-2-carboxylate (2-qca) as a result of a novel oxidative P-dealkylation reaction of diethyl 2-pyridylmethylphosphonate (2-pmpe) and diethyl 2-quinolylmethylphosphonate (2-qmpe) ligands / Inorganica Chimica Acta. 2004. - Vol. 357. - Iss. 3. - P. 755-763). После упаривания реакционной смеси образовывались зеленые кристаллы смешаннолигандного соединения [Cu(CH₃COO)₂(2-pmpe)], повторное растворение которых в этаноле с последующим упариванием приводило к формированию кристаллов целевого продукта. Недостатком метода является многостадийность процесса синтеза.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ получения пиколината меди, заключающийся в прибавлении нитрила пиколиновой кислоты к водному раствору хлорида меди, содержащему добавку 2-амино-1,3-пропандиола; кристаллы продукта были выделены после кипячения реакционной смеси с обратным холодильником в течение 32 ч. (, М., Koman, М., , J. et al. Metal(II)-promoted hydrolysis of pyridine-2-carbonitrile to pyridine-2-carboxylic acid. The structure of [Cu(pyridine-2-carboxylate)₂]⋅2H₂O / Polyhedron. 1998. - Vol. 17. - Iss. 25-26. - P. 4525-4533). Недостатком метода являются очень высокие временные затраты на выделение целевого продукта.

Техническим результатом является получение комплексного соединения меди с пиколиновой кислотой (HPic) с меньшими временными затратами.

Технический результат достигается за счет проведения электролиза раствора пиколиновой кислоты с медными электродами при постоянном токе, отделения осадка, промывки осадка и его сушки. В качестве растворителя применяют систему диметилформамид:вода с объемным соотношением компонентов 90:10, в качестве фонового электролита используют хлорид калия. Массовое соотношение ДМФА:вода:пиколиновая кислота:электролит составляет 85,00:10,00:2,50:0,05, плотность тока - 5-8 мА/см².

Общими с прототипом признаками являются:

- взаимодействие металла с лигандом (пиколиновой кислотой или ее производным);

- присутствие органического растворителя;

- отделение осадка.

Отличительные признаки заявляемого изобретения:

- электролиз раствора;

- применение в качестве растворителя системы ДМФА:вода в объемном соотношении 90:10;

- использование в качестве фонового электролита хлорида калия;

- массовое соотношение ДМФА:вода:пиколиновая кислота:электролит, составляющее 85,00:10,00:2,50:0,05;

- плотность тока - 5-8 мА/см².

На фигуре 1 представлен ИК-спектр синтезированного комплексного соединения; на фигуре 2 - ИК-спектр пиколиновой кислоты.

Состав растворителя был подобран экспериментально на основе максимального выхода целевого продукта.

Корректность выбора условий синтеза может быть подтверждена данными, приведенными в таблицах 1, 2.

Экспериментально установлено, что при плотности тока менее 5 мА/см² синтез практически не протекает, а при значениях выше 8 мА/см² наблюдается заметная эрозия электрода, что вызывает загрязнение полученного целевого продукта порошком меди. Это было установлено путем измерения оптической плотности раствора через 30 минут после начала синтеза (оптическая плотность пропорциональна количеству комплексного соединения, накопившегося в растворе). Соответствующие данные приводятся в таблице 1.

Состав растворителя подобран экспериментально, исходя из максимальной растворимости пиколиновой кислоты и минимальной растворимости целевого продукта. Соответствующие данные приведены в таблице 2.

Пример конкретного выполнения: В двухэлектродную бездиафрагменную ячейку, снабженную двумя медными электродами (объем ячейки 200 мл), помещали 100 мл раствора, содержащего 2,5 г пиколиновой кислоты (состав растворителя - 90 мл ДМФА : 10 мл воды) и 0,05 г хлорида калия, через ячейку пропускали постоянный электрический ток; плотность тока - 8 мА/см².

Через 2 часа выпавший на дно ячейки осадок отфильтровали, высушили на воздухе и анализировали: на содержание металла - методом трилонометрического титрования с мурексидом, на содержание пиколиновой кислоты - методом термического анализа. Данным методом также показано отсутствие сольватной и координированной воды в составе синтезированного соединения. Выход - 76%, результаты анализа на содержание меди и лиганда приведены в таблице 3:

ω_Cu - массовая доля меди, ω_Pic - массовая доля пиколиновой кислоты

В ИК-спектре синтезированного соединения (Фиг. 1) исчезает полоса поглощения в области 1700 см^-1, характерная для валентных колебаний карбоксильной группы в ИК-спектре пиколиновой кислоты (Фиг. 2), и появляются полосы при 1650 и 1350 см^-1, характерные для валентных колебаний пиколинат-иона. Разность симметричных и асимметричных колебаний карбоксильной группы, превышающая 160 см^-1, свидетельствует о моно-дентатной координации лиганда по карбоксильной группе. Кроме того, в ИК-спектре полученного продукта наблюдается смещение полос в области 1400-1600 см^-1, относящихся к колебаниям связей С-N и С-С ароматического цикла, что служит свидетельством координации пиколиновой кислоты также по атому азота пиридинового кольца.

На основании представленных данных можно сделать вывод о том, что технический результат - уменьшение временных затрат - достигается. Время синтеза необходимое для получения целевого продукта уменьшилось в 16 раз. Такой результат обеспечили отличительные признаки предлагаемого способа. Таким образом, заявляемый способ удовлетворяет критериям охраноспособости, т.е. является изобретением.