Получение гидразида гуминовой кислоты

ГВ являются природной полимерной матрицей, в своей структуре они содержат ароматические кольца, хиноны, кислород, азотсодержащие гетероциклы, гидроксильные, карбоксильные и карбонильные группы. Ядро окружено периферическими алифатическими цепями, которые являются доступными для химических модификаций.

Огромный набор функциональных групп, а соответственно и различных типов связей, открывает большие возможности для химических модификаций ГВ.

До сегодняшнего дня, большинство исследований по модификациям гуминовых веществ, было направленно на изучение структуры ГВ, или на изучение факторов, влияющих на полноту выделения одной из фракций ГВ. Направление в изучение определенных свойств, и придание ГВ желаемых свойств, на сегодняшний день чаще остается не активной областью деятельности химиков.

Во многом это и определяет новизну представленной работы, цель которой состоит в получении производных ГК с заданными свойствами.

Основным отличием гуминовых веществ от других полимеров, является полифункциональность и нерегулярность строения. В то же время, наличие широкого спектра функциональных групп в их структуре, обуславливает возможность их модификаций огромным рядом реагентов.

Нерегулярность строения и полифункциональность дает определенные ограничения на методы модификации ГВ., так как возможно протекание побочных неконтролируемых реакций. Такие реакции могут приводить к структурным изменениям и потери полифункциональности, а значит и к возможной потери их свойств, таких как: нетоксичность, устойчивость в условиях окружающей среды и т.д.

Целью исследования было – получение производных гуминовой кислоты с заданными свойствами. Другими словами стоит задача, усилить уже имеющиеся положительные свойства, и присовокупить к этим свойствам новые. При решении поставленной задачи, необходимо максимально сохранить гуминовый каркас – это главное при сохранении нетоксичности соединения, но с другой стороны требуется максимально модифицировать активные группы, в положительном направлении.

С целью увеличения растворимости гуминовых кислот в воде и увеличения сорбционной активности по отношению к ионам тяжелых металлов ………………….мы провели модификацию ГК при взаимодействии с гидразин гидратом. По своей химической структуре (мол. м. 1300-1500) гуминовые кислоты - конденсированные ароматические соединения, в которых установлено наличие фенольных гидроксилов, карбоксильных, карбонильных и ацетогрупп, простых эфирных связей и др.

В данной работе при получении гидразидов ГК мы использовали гидразин гидрат, общая формула которого выглядит так: NH2-NH2.H2O. Гидразин гидрат представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, с достаточно резким запахом аммиака. Гидразин гидрат дымиться на воздухе, поэтому работать с данным веществом нужно соблюдая технику безопасности. ГГ гигроскопичен, на воздухе поглощает углекислоту, с водой и спиртом смешивается в любых соотношениях. Не растворяется в эфирах, бензоле, хлороформе. Тпл = -65 °С, Ткип = 100-120 °С, рН 1% раствора составляет 10-10,7, Мr = 50,06 г/моль. Сам по себе гидразин гидрат коррозионен, и является загрязнителем в основном природных вод.

Известно, что гидразиды получают либо прямым гидразинолизом эфирных связей замещенных аминокислот (или пептидов), либо из уже замещенных гидразидов. В синтезе пептидов широко применяется Азидный метод по Т.Курцису (рис. 9):

Рис. 9: Схема азидного метода получения гидразидов, Т.Курциус [62]

Учитывая наличие в составе ГК альдегидной, сложноэфирной, амидной связей, можно утверждать что реакции по данным связям будут протекать следующим образом:

1.Реакция гидразина с альдегидной группой