Мицеллярный катализ щелочного гидролиза ацилсодержащих соединений и эффективность солюбилизации реагентов организованными микрогетерогенными системами

  • И.А. Белоусова Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко» Донецк, Россия
  • А.А. Котенко Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко» Донецк, Россия
  • Т.С. Гайдаш Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко» Донецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-6430-2433
  • Т.М. Прокопьева Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко» Донецк, Россия
  • В.А. Михайлов Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко» Донецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-4184-1805
Ключевые слова: ацилсодержащие субстраты, димерные катионные ПАВ, щелочной гидролиз, мицеллярный катализ.

Аннотация

В рамках псевдофазной распределительной модели проанализированы физико-химические характеристики щелочного гидролиза 4-нитрофениловых эфиров диэтилфосфоновой, диэтилфосфорной и толуолсульфоновой кислот в организованных микрогетерогенных системах на основе ди- и монокатионных ПАВ. С учетом констант связывания реагентов и констант скорости реакции второго порядка для взаимодействия гидроксид-иона с эфирами в воде и мицеллярной псевдофазе оценены вклады эффектов концентрирования реагентов и изменения реакционной способности НО--аниона в наблюдаемое увеличение скорости щелочного гидролиза (kнабл., мицеллярный катализ). Показано, что определяющий вклад вносит «тривиальный» эффект концентрирования, обеспечивающий рост kнабл. ≥ 10–100 раз.

Литература

Samiey, B., Cheng, C.-H., & Wu, J. (2014). Review Article Effects of Surfactants on the Rate of Chemical reactions. J. Chem.., 2014, Art ID 908476, 14 p. https://doi.org/10.1155/2014/908476.

Diez-Castellnou, M., Martinez, A., & Mancin, F. (2017). Phosphate Ester Hydrolysis: The Path From Mechanistic Investigation to the Realization of Artificial Enzymes. Adv. Phys. Org. Chem., 51,129–186. https://doi.org/10.1016/BS.APOC.2017.09.003.

Mondal, M.H., Roy, A., Malik, S., Ghosh, A., & Saha, B. (2015). Review on chemically bonded geminis with cationic heads: second-generation interfactants. Res. Chem. Intermed., 42(3), 1913–1928. https://doi.org/10.1007/s11164-015-2125-z.

Deraedt, C., & Didier, A. (2016). Supramolecular nanoreactors for catalysis. Coord. Chem. Rev., 324, 106–122. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2016.07.007.

Bhadani, T., Misono, S., Singh, K., Sakai, H., Sakai, M., & Abe, M. (2016). Structural diversity, physicochemical properties and application of imidazolium surfactants: Recent advances. Adv. Colloid Interface Sci., 231(12), 36–58. https://doi.org/10.1016/j.cis.2016.03.005.

Kumar, B., Tikariha, D., Sathami, M.L., Barbero, N., Quagliotto, P., & Ghosh, K.K. (2014).

Catalytic hydrolysis of phosphodiesters by nucleophilic ions in gemini micellar media. J. Phys. Org. Chem., 27, 613–621. https://doi.org/10.1002/poc.3308.

Pavez, P., Oliva, G., & Millán, D. (2016). Green Solvents as a Promising Approach to Degradation of Organophosphorate Pesticides ACS Sustain. Chem. & Eng., 4(12), 7023–7031. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b01923.

Wanderlind, E.H., Orth, E.S., Medeiros, M. Santos, D.M.P.O., Westphal, E., Gallardo, H., Fiedler, H.D., & Nome, F. (2014) Aqueous Micelles as Catalytic Nanoreactors for Dephosphorylation Reactions. J. Braz. Chem. Soc., 25(12), 2385–2391. https://doi.org/10.5935/0103-5053.20140258.

Zabolotniy, A.A., Trush, E.N., Zarechnaya, O.M., & Mikhailov, V.A. (2022) Dicationic bisimidazoliums as a platform for ionic liquids: long tails and short spacers. J Ionic Liquids. Art. 100045. https://doi.org/10.1016/j.jil.2022.100045.

Mirgorodskaya, A.B., Valeeva, F.G., Lukashenko, S.S., Kushnazarova, R.A., Prokop'eva, T.M., Zubareva, T.M., Mikhailov, V.A., & Zakharova, L.Ya. (2018). Dicationic hydroxylic surfactants: Aggregation behavior, guest-host interaction and catalytic effect. J. Mol. Liq., 250, 229–235. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.11.175

Prokop'eva, T.M., Mirgorodskaya A.B., Belousova, I.A., Zubareva, T.M., Turovskaya, M.K., Panchenko, B.V., Razumova, N.G., Gaidash, T.S., & Mikhailov, V.A. (2021) Modern approaches to the development of efficient organized microheterogeneous surfactant-based systems for decomposition of organophosphorus compounds: a review. Khimicheskaya Bezopasnost’ = Chemical Safety Science, 5(2), 8–48. https://doi.org/10.25514/CHS.2021.2.20001.

Prokop'eva, T.M., Belousova, I.A., Gaidash, T.S., Razumova, N.G., Kotenko A. A. & Mikhailov, V.A. (2024) Micellar effects of dicationic surfactants in base catalyzed hydrolysis of acyl substrates. Surfactant and substrate structure role. Review. Khimicheskaya Bezopasnost’ = Chemical Safety Science, 8(1), 26–51. https://doi.org/10.25514/CHS.2024.1.26003.

Zubareva, T.M., Belousova, I.A., Prokop’eva, T.M., Gaidash, T.S., Razumova, N.G., Panchenko, B.V., & Mikhailov, V.A. (2020). Reactivity of Inorganic α-Nucleophiles in Acyl Group Transfer Processes in Water and Surfactant Micelles: II. Alkaline Hydrolysis of Ethyl 4-Nitrophenyl Ethylphosphonate in Systems Based on Dimeric Cationic Surfactants. Russian J. Org. Chem., 56(1), 53–58. (in Russ) https://doi.org/1134/S1070428020010091

Belousova, I.A., Zubareva, T.M., Razumova, N.G., Gaidash, T.S., Prokop'eva, T.M., & Mikhailov, V.A. (2021) Hydroxyl-functionalized dicationic surfactant in base catalyzed hydrolysis of 4 nitrophenyldietylphosphonate. Bulletin of Donetsk National University. Series A. Natural Sciences, 4, 44–53 (in Russ).

Belousova, I.A., Zubareva, T.M., Gaidash, T.S., Razumova, N.G., Turovskaya, M.K., Panchenko, B.V., Prokop'eva, T.M., & Mikhailov, V.A. (2021) Reactivity of inorganic α nucleophiles in acyl transfer processes in water and surfactant micelles: III. Systems based on dimeric cationic imidazolium surfactants in alkaline hydrolysis of ethyl 4-nitrophenyl ethylphosphonate. Russ. J. Org. Chem., 57(3), 338–346 (in Russ). https://doi.org/10.1134/S1070428021030039.

Belousova, I.A., Zubareva, T.M., Turovskaya, M.K., Razumova, N.G., Gaidash, T.S., Prokop'eva, T.M., & Mikhailov, V.A. (2022) Organized microheterogeneous systems based on dicationic surfactants in base catalysed hydrolysis of acyl containing substrates. Spacer functionalization. Bulletin of Donetsk National University. Series A. Natural Sciences, 3, 33 40 (in Russ).

Simanenko, Yu.S., Popov, A.F., Prokop'eva, T.M., Karpichev, E.A., Savelova, V.A., Suprun, I.P., & Bunton, C.A. (2002). Inorganic Anionic Oxygen-Containing α-Nucleophiles – Effective Acyl Group Acceptors: Hydroxylamine Ranks First among the α-Nucleophile Series. Russ. J. Org. Chem., 38(9), 1286–1298. (in Russ) https://doi.org/10.1023/A:1021699628721

Berezin, I.V., Martinek, K., & Yatsimirskii, A.K. (1973). Physicochemical Foundations of Micellar Catalysis. Russ. Chem. Rev., 42(10), 787–802. https://doi.org/10.1070/rc1973v042n10abeh002744.

Опубликован
2024-12-13
Как цитировать
Белоусова, И., Котенко, А., Гайдаш, Т., Прокопьева, Т., & Михайлов, В. (2024). Мицеллярный катализ щелочного гидролиза ацилсодержащих соединений и эффективность солюбилизации реагентов организованными микрогетерогенными системами. Химическая безопасность, 8(2), 57 - 68. https://doi.org/10.25514/CHS.2024.2.27004
Раздел
Материалы с новыми функциональными свойствами