Синтез, кислотно-основные и комплексообразующие свойства этилендиаминтетра­(О-алкил)метиленфосфоновых кислот – ближайших фосфорорганических аналогов этилендиаминтетрауксусной кислоты
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Синтез, кислотно-основные и комплексообразующие свойства этилендиаминтетра­(О-алкил)метиленфосфоновых кислот – ближайших фосфорорганических аналогов этилендиаминтетрауксусной кислоты

А.Р. Гарифзянов, И.Д. Шурыгин, И.И. Мирзаянов, Ф.В. Девятов

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия


ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.1.5-21

Для цитирования: Гарифзянов А.Р., Шурыгин И.Д., Мирзаянов И.И., Девятов Ф.В. Синтез,  кислотно-основные  и комплексообразующие  свойства  этилендиаминтетра­(О-алкил)метиленфосфоновых кислот – ближайших фосфорорганических аналогов этилендиаминтетрауксусной кислоты // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 1. – С. 5–21. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.5-21.

For citation: Garifzyanov A.R., Shurygin I.D., Mirzayanov I.I., Devyatov F.V. Synthesis, acid-base, and complexing properties of ethylenediaminetetra(O-alkyl)methylenephosphonic acids – the closest organophosphorus analogs of ethylenediaminetetraacetic acid. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 1, pp. 5–21. doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.5-21. (In Russian)

Аннотация

Синтезирован ряд новых комплексонов – этилендиаминтетра(O-алкил)метиленфос­фоновых кислот, ближайших аналогов этилендиаминтетрауксусной кислоты. Кислотно-основные и комплексообразующие свойства полученных соединений с ионами щелочноземельных и переходных металлов исследованы с помощью метода pH-метрического титрования в сочетании с методом математического моделирования. Определены константы ионизации лигандов, константы устойчивости и депротонизации комплексов с ионами металлов состава 1:1, долевое распределение комплексных форм. Установлено, что данные о константах устойчивости группы лигандов H4L-Alk с d-элементами хорошо согласуются с рядом Ирвинга – Уильямса.

Ключевые слова: комплексоны, аминофосфонаты, ЭДТА, EDTA, ЭДТФ, EDTMP, комплексообразование

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90235.

Литература

  1. Zhai J., Bakker E. Complexometric titrations: New reagents and concepts to overcome old limitations // Analyst. – 2016. – V. 141, No 14. – P. 4252–4261. – doi: 10.1039/c6an00538a.
  2. Семенов Д.И., Трегубенко И.П. Комплексоны в биологии и медицине. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984. – 280 с.
  3. Motekaitis R.J., Murase I., Martell A.E. Equilibriums of ethylenediamine-N,N,N',N'-tetrakis(methylenephosphonic) acid with copper(II), nickel(II), cobalt(II), zinc(II), magnesium(II), calcium(II), and iron(III) ions in aqueous solution // Inorg. Chem. – 1976. – V. 15, No 9. – P. 2303–2306. – doi: 10.1021/ic50163a066.
  4. Chausov F.F., Somov N.V., Naimushina E.A., Shabanova I.N., Ul'yanov A.L., Zakirova R.M., Fedotova I.V., Shumilova M.A., Aleksandrov V.A., Petrov V.G. Jahn–Teller effect and the formation of anticorrosive protective layers of nitrilo-tris-methylene-phosphonates on surfaces of steel // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. – 2016. – V. 80, No 11. – P. 1310–1313. – doi: 10.3103/S1062873816110174.
  5. Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. – М.: Химия, 1988. – 543 с.
  6. Popov K.I., Tsirul'nikova N.V., Dyatlova N.M. Bifunctional complexones // Russ. Chem. Rev. – 1995. – V. 64, No 10. – P. 939–951. – doi: 10.1070/RC1995v064n10ABEH000186.
  7. Kabachnik M.I., Medved' T.Ya., Dyatlova N.M., Rudomino M.V. Organophosphorus complexones // Russ. Chem. Rev. – 1974. – V. 43, No 9. – P. 733–744. – doi: 10.1070/RC1974v043n09ABEH001851.
  8. Kálmán F.K., Király R., Brücher E. Stability constants and dissociation rates of the EDTMP complexes of samarium(III) and yttrium(III) // Eur. J. Inorg. Chem. – 2008. – V. 30. – P. 4719–4727. – doi: 10.1002/ejic.200800582.
  9. Duan W., Oota H., Sawada K. Stability and structure of ethylenedinitrilopoly(methyl­phosphonate) complexes of the alkaline-earth metal ions in aqueous solution // J. Chem. Soc., Dalton Trans. – 1999. – V. 17. – P. 3075–3080. – doi: 10.1039/a904461b.
  10. Marco V.D., Kilyén M., Jakusch T., Forgó P., Dombi G., Kiss T. Complexation properties of ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid (EDTMP) with AlIII and VIVO // Eur. J. Inorg. Chem. – 2004. – V. 12. – P. 2524–2532. – doi: 10.1002/ejic.200300693.
  11. Ernestová M., Jedináková-Křížová V., Vaňura P. Potentiometric study of holmium complexes with EDTMP // Croat. Chem. Acta. – 2004. – V. 77, No 4. – P. 633–637.
  12. Mateescu C., Princz E., Bouet G., Khan M.A. Speciation studies of iron(III) with (poly)phosphonate ligands: The case of EDTMP (ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid) // Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. – 2006. – V. 181, No 4. – P. 947–958. – doi: 10.1080/00207450500272230.
  13. Popov K., Rönkkömäki H., Lajunen L.H.J. Critical evaluation of stability constants of phosphonic acids (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. – 2001. – V. 73, No 10. – P. 1641–1677. – doi: 10.1351/pac200173101641.
  14. Shkol'nikova L.M., Porai-Koshits M.A. Structure of the uncharged, anionic, and cationic forms of aminoalkylcarboxylic and aminoalkylphosphonic complexones // Russ. Chem. Rev. – 1990. – V. 59, No 7. – P. 643–662. – doi: 10.1070/RC1990v059n07ABEH003548.
  15. Коробейникова Е.Ю., Меркулов Д.А. Исследование процессов комплексообразования кобальта(II) и никеля(II) с нитрилотриметилфосфоновой кислотой // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Физика и химия. – 2013. – Вып. 4. – С. 11–14.
  16. Somov N.V., Chausov F.F., Zakirova R.M., Fedotova I.V. Synthesis and structure of cobalt(II) complexes with nitrilotris(methylenephosphonic) acid [Co(H2O)3{NH(CH2PO3H)3}] and Na4[Co{N(CH2PO3)3}]?13H2O // Russ. J. Coord. Chem. – 2015. – V. 41, No 12. – P. 798–804. – doi: 10.1134/S1070328415110081.
  17. Garifzyanov A.R., Shurygin I.D., Cherkasov R.A. Complexing properties of organophosphorus analogs of nitrilotriacetic acid: Aminotris(O-alkyl methylenephosphonic acids) // Russ. J. Gen. Chem. – 2018. – V. 88, No 9. – P. 1860–1866. – doi: 10.1134/S1070363218090165.
  18. Shurygin I.D., Garifzyanov A.R., Cherkasov R.A. Synthesis, acid‒base properties, and complexing properties of N,N-bis[butoxy(hydroxy)phosphinoylmethyl]glycine // Russ. J. Gen. Chem. – 2018. – V. 87, No 8. – P. 1882–1883. – doi: 10.1134/S1070363217080394.
  19. Cherkasov R.A., Shurygin I.D., Garifzyanov A.R., Mirzayanov I.I., Gaynullin A.Z., Ivshin K.A., Kataeva O.N. Synthesis and complexation of N,N-bis(O-diethylhydroxy­phosphorylmethyl)-N-butylamine // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 2019. – V. 194, No 4–6. – P. 317–318. – doi: 10.1080/10426507.2018.1539998.
  20. Shurygin I.D., Nasyrova M.G., Muslimov E.R., Cherkasov R.A., Garifzyanov A.R. The acid-base properties and the complexation of tributyl [aminotris(methylenephosphonic acid)] in aqueous solution // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 2016. – V. 191, No 11–12. – P. 1547–1548. – doi: 10.1080/10426507.2016.1213253.
  21. Garifzyanov A.R., Shurygin I.D., Cherkasov R.A., Ivshin K.A., Kataeva O.N. Synthesis, acid-base and complexing properties of tripotassium tributyl [nitrilotris(methylene)] tris(phosphor­nate) // Russ. J. Gen. Chem. – 2016. – V. 86, No 12. – P. 2721–2722. – doi: 10.1134/S1070363216120288.
  22. Бурнаева Л.А., Зимин М.Г., Кутырев Г.А., Морозова Н.П., Никитина В.И., Овчинников В.В., Собанов А.А., Хусаинова Н.Г. Методические указания по спецпрактикуму «Синтез фосфорорганических соединений». – Казань: Казан. гос. ун-т, 1978. – 45 c.
  23. Сальников Ю.И., Глебов А.Н., Девятов Ф.В. Полиядерные комплексы в растворах. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1989. – 288 с.
  24. Богатырев О.В., Ямалтдинова А.Ф., Девятов Ф.В. Комплексообразование 1-гидрокси-1,1-бисфосфоновой кислоты (HEDP) с марганцем(II) в водном растворе // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2016. – Т. 158, кн. 1. – С. 44–54.
  25. Мусин Д.Р., Рубанов А.В., Девятов Ф.В. Кислотно-основные свойства 1-гидрокси­этилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК) в водных растворах // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2011. – Т. 153, кн. 3. – С. 40–47.
  26. Kornev V.I., Alabdullah G.F., Kropacheva T.N., Batueva E.V. Heteropolynuclear   cobalt(II) and nickel(II) ethylenediaminetetraacetates in aqueous solutions of aminoethanoic acid // Russ. J. Inorg. Chem. – 2016. – V. 61, No 5. – P. 660–665. – doi: 10.7868/S0044457X1605010X.
  27. Devyatov F.V., Bogatyrev O.V., Ignat'eva K.A. Formation of homo- and heteronuclear complexes of 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid with MnII and FeIII in aqueous solutions // Russ. Chem. Bull. – 2018. – V. 67, No 8. – P. 1369–1375. – doi: 10.1007/s11172-018-2226-0.
  28. Devyatov F.V., Musin D.R. Study of homo- and heteronuclear complex formation in 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP)–erbium(III) and HEDP–erbium(III)–calcium(II) systems in an aqueous solution // Russ. Chem. Bull. – 2015. – V. 64, No 8. – P. 1866–1870. – doi: 10.1007/s11172-015-1085-1.
  29. Kornev V.I., Semenova M.G. Nickel(II) complexes with 2-hydroxyethyliminodioacetic acid in aqueous solutions of dicarboxylic acids // Russ. J. Inorg. Chem. – 2012. – V. 57, No 4. – P. 616–621. – doi: 10.1134/S0036023612040146.
  30. Prishchenko A.A., Livantsov M.V., Novikova O.P., Livantsova L.I., Petrosyan V.S. Synthesis of bis- and tris-organophosphorus substituted amines and amino acids with PCH2N fragments // Heteroat. Chem. – 2010. – V. 21, No 6. – P. 430–440. – doi: 10.1002/hc.20616.
  31. Kuznetsov A.I., Shukkur A.H., Kamara K. Synthesis of 4,5-dihydro-1,6:3,8-dimethano-1,3,6,8-benzotetrazecine // Russ. Chem. Bull. – 2008. – V. 57, No 7. – P. 1575–1577. – doi: 10.1007/s11172-008-0205-6.
  32. Shurygin I.D., Garifzyanov A.R., Cherkasov R.A., Ivshin K.A., Kataeva O.N. Synthesis, acid-base and complexing properties of N,N,N',N'-tetrakis(O-butylhydroxyphosphoryl­methyl)-1,2-diaminoethane // Russ. J. Gen. Chem. – V. 87. – P. 2089–2092. – doi: 10.1134/S1070363217090274.
  33. Martell A.E., Smith R.M. Critical Stability Constants. V. 1: Amino acids. – N. Y.: Plenum Press, 1974. – 469 p.
  34. Friend M.T., Wall N.A. Stability constants for zirconium(IV) complexes with EDTA, CDTA, and DTPA in perchloric acid solutions // Inorg. Chim. Acta. – 2019. – V. 484. – P. 357–367. – doi: 10.1016/j.ica.2018.09.034.
  35. Gridchin S.N. The step dissociation constants of ethylenediamine-N,N'-diacetic-N,N'-dipropionic and ethylenediamine-N,N,N',N'-tetrapropionic acids // Inorg. Chim. Acta. – 2009. – V. 83, No 1. – P. 41–44. – doi: 10.1134/S0036024409010099.
  36. Anderegg G. Critical Survey of Stability Constants of EDTA Complexes. – Oxford, UK: Pergamon Press, 1977. – 48 p.

Поступила в редакцию

17.01.2022


Гарифзянов Айрат Ризванович, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: agar@live.ru

Шурыгин Игорь Дмитриевич, аспирант кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: idshurygin@gmail.com

Мирзаянов Ильдар Ирекович, аспирант кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: ildar4016@mail.ru

Девятов Фёдор Владимирович, доктор химических наук, профессор кафедры неорганической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: feddev54@gmail.com


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


Версия для печати Версия для печати
Ключевые слова: Гарифзянов, Ученые записки
Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация