Анотація до роботи:

Хома Р.Є. Кислотно-основна взаємодія діоксиду сульфуру з водними розчинами амідів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. – Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України, Одеса, 2005.

Проведено систематичні дослідження і встановлені особливості кислотно-основної взаємодії SO₂ з рядом N-алкілпохідних амідів мурашиної, оцтової та карбамінової кислот у водних розчинах. Отримані дані про компонентний склад, особливості комплексоутворення та гідратації в цих системах в широкому діапазоні температур та концентрацій реагентів. За допомогою потенціометрії та УФ спектроскопії виявлено фактори, які визначають природу, склад та константи комплексоутворення сполук в системах вода – амід – діоксид сульфуру: температура реакційного середовища; мольне співвідношення SO₂ : амід, їх концентрація; наявність, положення і природа замісників у карбонільного та амінного фрагментів молекул амідів, а також їх спроможність до зміщення кислотно-основної рівноваги.

Вперше виявлено утворення аніонних комплексів типу ()_m(R₁CONR₂)_n (H₂O)_h або ()_m(R₁CONR₂)_n(H₂O)_h та молекулярних сполук у водних розчинах діоксиду сульфуру з амідами. Виявлено спосіб координації в цих сполуках та зроблено оцінку стійкості. Розроблена методика, по якій вперше синтезовано сполуку молекулярного типу SO₂ з карбамідом із водного розчину, що досліджена методами елементного аналізу, спектроскопії ІЧ, УФ і ЯМР та термогравіметрії. На основі зіставлення закономірностей, які витікають із аналізу результатів експериментальних та квантово-хімічних методів дослідження вперше запропоновано науково-обґрунтований підхід до оцінки реакційної спроможності амідів відносно сульфуристих сполук у водних розчинах.

Виявлені антимікробні властивості водних розчинів карбаміду, котрі містили комплексні сполуки з SO₂.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення наукової задачі щодо з’ясуванні суті фізико-хімічних процесів при взаємодії діоксиду сульфуру з амідами.

1. Процес взаємодії SO₂ з амідами у воді супроводжується кислотно-основною дисоціацією гідрату діоксиду сульфуру з утворенням гідросульфіт- та піросульфіт-іонів і комплексоутворенням між компонентами рідинної фази.

2. Показано, що залежно від природи аміду, температури та концентрації реагентів можуть утворюватись продукти взаємодії з SO₂ у воді молекулярного та аніонного типів різного складу. На основі розробленої моделі йон-молекулярних взаємодій встановлено компонентний склад систем H₂O – SO₂ та H₂O – Am – SO₂ та визначені умовні концентраційні та термодинамічні константи хімічних реакцій з максимальним врахуванням можливих форм оксисполук сульфуру.

3. Показано, що збільшення ступеня алкілування в ряді N-алкілкарбамідів: NH₂CONH₂ – NH₂CONHC₂H₅ – CH₃NHCONHCH₃ – NH₂CONHC(CH₃)₃ призводить до зменшення констант комплексоутворення аніонних сполук типу та при 293 К. Особливості комплексоутворення діоксиду сульфуру з N-алкілкарбамідами у водних розчинах зумовлені тим, що H₂O є компонентом реакцій кислотно-основної взаємодії.

Знайдено, що реакційна здатність Am до утворення молекулярних комплексів типу у водних розчинах при 278 К із зменшенням електронодонорних властивостей падає у ряді CH₃NHCONHCH₃ – NH₂CONHC₂H₅ – HCON(CH₃)₂ – HCONH₂ – CH₃CONH₂ – (CH₃)₂NCON(CH₃)₂.

Поєднання даних потенціометрії та результатів теоретичних розрахунків дозволило встановити, що при комплексоутворенні SO₂ із N-алкілкарбамідами у водних розчинах при 293 К утворюються сполуки молекулярного типу за рахунок SО координації. При цьому молекула діоксиду сульфуру виступає як акцептор електронів, а молекула аміду – як донор.

4. Вперше з водного розчину виділено і методами елементного аналізу, спектроскопії та термогравіметрії ідентифіковано продукт складу (NH₂CONH₂)₂SO₂(H₂O)₂. Доведено, що зв’язок між двома молекулами карбаміду та однією молекулою SO₂ в ньому здійснюється за рахунок SO координації. Встановлено, що при цьому також утворюються водневі зв’язки, в яких беруть участь карбамідні протони та гідрогени води.

5. Досліджена модельна абсорбційна система на основі водних розчинів карбаміду може бути рекомендована для санітарного очищення повітря від SO₂, наприклад, в ерліфтних апаратах. Для контролю ступеня насичення водних розчинів карбаміду діоксидом сульфуру можна рекомендувати метод рН-метрії. При встановленні компонентного складу поглинальної системи рекомендується використовувати розроблені методики при моделюванні матеріального балансу процесів десульфуризації газоповітряних сумішей карбамідним методом.

6. Показані антимікробні властивості водних розчинів, що вміщували комплексні сполуки карбаміду з сульфуристими сполуками, щодо представників групи дріжджеподібних грибів. Мінімальна інгібуюча концентрація для Candida albicans становить ~1,110^-3 M комплексу (NH₂CONH₂)₂SO₂(H₂O)₂. Відмічена перспектива подальшого вивчення їх фунгіцидної та бактерицидної дії для захисту рослин.

Публікації автора:

1. Хома Р.Є., Нікітін В.І., Гавриленко М.І. Сорбція діоксиду сірки водними розчинами азотовмісних основ та їх регенерація // Вісник ОНУ. Сер. хім. – 2000. – Т. 5, №5. – С. 39–44.

Здобувачем виконана експериментальна робота з дослідження сорбції діоксиду сульфуру з водними розчинами нітрогеновмісних основ, проведено розрахунки, формулювання висновків.

2. Никитин В.И., Хома Р.Е., Гавриленко М.И. Потенциометрическое исследование процесса сорбции диоксида серы водным раствором карбамида // Известия ВУЗов. Химия и хим. технол. – 2000. – Т. 43, № 2. – С. 14–16.

Здобувачем виконана експериментальна робота з потенціометричного дослідження взаємодії діоксиду сульфуру з 0,25 М водним розчином карбаміду, розроблена математична модель досліджених процесів, проведено розрахунки, формулювання висновків.

3. Хома Р.Е., Никитин В.И., Гавриленко М.И. рН-Метрическое исследование процесса сорбции диоксида серы 0,1 М раствором карбамида // Известия ВУЗов. Химия и хим. технол. – 2001. – Т. 44, № 6. – С. 42–44.

Здобувачем виконана експериментальна робота з рН-метричного дослідження взаємодії діоксиду сульфуру з 0,1 М розчином карбаміду, розроблена математична модель досліджених процесів, проведено розрахунки, формулювання висновків.

4. Нікітін В.І., Хома Р.Є., Гавриленко М.І., Драгутіна О.К. Діаграми складу водних розчинів діоксиду сірки // Вісник ОНУ. Сер. хім. – 2002. – Т. 6, №5. – С. 44–49.

Здобувачем виконана експериментальна робота з потенціометричного дослідження рівноваг у водних розчинах діоксиду сульфуру, розроблена математична модель досліджених процесів, проведено розрахунки констант рівноваг, формулювання висновків.

5. Хома Р.Є., Нікітін В.І., Сохраненко Г.П., Гавриленко М.І. Кислотно-основні взаємодії SO₂ з водними розчинами азотовмісних сполук // Вісник ОНУ. Сер. хім. – 2002. – Т. 6, №8. – С. 176–193.

Здобувачем проведено основну частину огляду літературних даних про кислотно-основні взаємодії SO₂ з водними розчинами азотовмісних сполук, на основі якого були зроблені відповідні висновки.

6. Хома Р.Е., Никитин В.И., Гавриленко М.И. О взаимодействии диоксида серы с водными растворами // Ж. прикл. химии. – 2003, Т. 76, №4. – С. 533–537.

Здобувачем виконана експериментальна робота з потенціометричного дослідження взаємодії діоксиду сульфуру з водними розчинами карбаміду, розроблена математична модель досліджених процесів, проведено розрахунки, формулювання висновків.

7. Хома Р.Є., Кокшарова Т.В., Гавриленко М.І., Нікітін В.І., Киричук Т.І. Аміди, їх будова, фізико-хімічна характеристика, кислотно-основні властивості // Вісник ОНУ. Сер. хім. – 2003. – Т. 8, №7. – С. 72–92.

Здобувачем проведено основну частину огляду літературних даних по амідам, їх будові та властивостям, на основі якого були зроблені відповідні висновки.

8. Хома Р.Є., Гавриленко М.І., Нікітін В.І. Напівемпіричні розрахунки рівноваг в системах діоксид сірки – карбамід – вода методом Монте-Карло // Вісник ОНУ. Сер. хім. – 2004. – Т.9, №2, – С. 28–45.

Здобувачем виконано квантово-хімічні розрахунки компонентів системи вода – карбамід – діоксид сульфуру, проведено формулювання висновків.

9. Хома Р.Е., Гавриленко М.И., Никитин В.И. Исследования комплексообразования в системе вода – карбамид – диоксид серы при 293 К // Ж. прикл. химии. – 2004. – Т. 77, №8. – С. 1266–1270.

Здобувачем виконана експериментальна робота з спектрофотометричного та рН-метричного дослідження взаємодії діоксиду сульфуру з водними розчинами карбаміду, розроблена математична модель досліджених процесів, проведено розрахунки, формулювання висновків.

10. Хома Р.Е., Никитин В.И., Гавриленко М.И Некоторые особенности взаимодействия диоксида серы с водным раствором карбамида // Тез. докл. II Конференции молодых ученых и студентов-химиков Южного региона Украины. – Одесса, 1999. – С. 11.

11. Хома Р.Є. Сорбція діоксиду сірки водними розчинами карбаміду // Тез. доп. Першої Всеукр. конф. студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. Київ, 2000. – С. 54.

12. Хома Р.Е., Литвиненко Н.В., Гавриленко М.И., Никитин В.И. Эколого-технологические аспекты абсорбции диоксида серы водными растворами карбамида и гексаметилентетрамина // Сб научн. тр. III Междун. научно-практической конф. “Экологические проблемы городов, рекреационных зон и природоохранных территорий.” – Одесса , 2000. – С. 296 –299.

13. Гавриленко М.И., Никитин В.И., Хома Р.Е. Кинетика сорбции диоксида серы водными растворами карбамида // Сб. научных трудов Международной научно-технической конференции “Современные проблемы химической технологии неорганических веществ”. – Одесса, 2001. – Т.1. – С. 38-41.

14. Хома Р.Є., Гавриленко М.І., Нікітін В.І. Вивчення взаємодії діоксиду сірки з водними розчинами карбаміду // Тез. доп. XV Укр. конф. з неорганічної хімії за міжнар. участю. – Київ, 2001. – С. 91.

15. Никитин В.И., Хома Р.Е., Гавриленко М.И. Комплексообразование диоксида серы с амидами в водных растворах // Тез. докл. XXI Междунар. Чугаевской конф. по коорд. химии. – Киев, 2003. - С. 321-322.

16. Хома Р.Є. Кислотно-основні взаємодії діоксиду сірки з амідами у водних розчинах // Тез. доп. VI Конфер. молодих вчених та студентів-хіміків Південного регіону України. – Одеса, 2003. – С.2.

17. Хома Р.Є., Гавриленко М.І., Нікітін В.І. Вплив гідратації та температури на комплексоутворення алкілкарбамідів з SO₂ у воді // Тез. доп. XVI Української конфер. з неорганічної хімії за міжнар. участю. – Ужгород, 2004. – С. 102-103.

18. Хома Р.Є., Гавриленко М.І., Нікітін В.І. Потенціометричне визначення вмісту оксисполук сульфуру (+4) у водних розчинах амідів // Тез. доп. Науково-практичної конф. “Якість та безпека. Питання методології та метрології хімічного аналізу”. – Одеса, 2004. – С. 85-87.