Синтез и исследование структуры и свойств комплексных соединений двухвалентного марганца со смешанными лигандами (2-амино-3-гидроксипропионовая кислота и карбамид)

Синтезировали сложные комплексы марганца (II) с серин и карбамид (L1-серин (C₃H₇NO₃), L²-karbamid ((NH₂) CO), [MnL¹L²Cl²], [MnL¹L²(H₂O)₂]Cl₂, в различных средах. С помощью химического, ИК-спектрального и термогравиметрического анализа установлены состав и структура полученных комплексов. Результаты термогравиметрических и рентгенофазовых исследований показали, что процесс термораспада комплексов происходит в три этапа и во всех случаях третий этап термолиза сопровождается окислением марганца(II) до марганца(III).

Ключевые слова: карбамид, серин, смешанные лиганды, комплексные соединения, оксид марганца

В последнее время большое внимание уделяется синтезу и исследованию координационных соединений 3-d и 4-f металлов с хелат образующими органическими кислотными лигандами. Это связано, в первую очередь, с устранением в организме дефицита микроэлементов, изучению механизма модельных реакций, а также разрушению метастазных центров, образованных в организме окислением со смешанными биологически активными лигандами. Комплексные соединения некоторых переходных металлов с лигандами, обладающими различной координацией, используются в медицине в качестве лекарственных средств при различных заболеваниях и одновременно, могут рассматриваться в качестве модельных процессов, протекающих в организме. [1–5]

Цель представленной работы — разработка условий получения комплексных соединений марганца (II) со смешанными лигандами (2-амино -3-гидроксипропионовой кислотой) и исследование свойств синтезированных соединений. [6–7] Для исследования были использованы биологически активные лиганды: карбамид (NH₂)₂CO и серин (C₃H₇NO₃), а также соль MnCI₂ × 2H₂O. В различных средах синтезированы комплексные соединения марганца (II) состава [MnL¹L²(H₂O)₂]Cl₂, [MnL¹L²Cl₂] со смешанными лигандами: L¹- с 2-амино-3-гидроксипропионовой кислотой и L^{2 —} с карбамидом (NH₂)₂ CO, и изучены их состав и структура с применением рентгенофазового, ИК-спектрального и термогравиметрического методов анализа.

Рис. 1. Термограммы комплексов [MnL¹L²(H₂O)₂]Cl₂

На основании результатов термогравиметрического анализа (Рис 1.) можно сделать вывод, что процесс термического разложения комплексов протекает в три этапа, а конечным продуктом процесса разложения является оксид марганца. Тетра лиганды, входящие в состав комплексных соединений со смешанными лигандами, ставят в зависимое состояние процесс термического разложения комплексов. При термическом разложении комплексов такого типа аномалий не наблюдается. Но, в зависимости от природы лиганда, в процессе нагрева наблюдаются выделения, то есть при разложении комплекса со смешанными лигандами состава [MnL¹L²(H₂O)₂]Cl₂ процесс разложения начинается при 170⁰ С и завершается в три этапа, а конечным продуктом процесса разложения является Mn₂O₃ (Рис.1.). Разложение комплекса состава [MnL¹L²Cl₂] начинается при 200⁰С. При более высоких температурах начинается деструкция комплекса, которая завершается в несколько этапов. Были проведены рентгенографические исследования синтезированных и исходных соединений. По результатам рентгенографического исследования во всех случаях процесса термического разложения конечным продуктом являлись оксиды марганца.

Для определения характера координации лиганда с ионом металла был проведен ИК-спектральный анализ полученных комплексов. В молекуле серина деформационные колебания связи наблюдаются в областях 1311 см и 1351 см^-1. В молекуле карбамида наблюдаются полосы поглощения 3373 см^-1 и 3166 см^-1, характерные для валентные колебаний NH-группы. В ИК-спектре полученных комплексов наблюдается смещение указанных полос: ν_NH =3478 см^-1; 3447 см^-1 и 3176 см^-1. В молекуле карбамида наблюдается полоса поглощения 1634 см^-1, характерная для валентных колебаний, относящихся к С=О группе. В процессе комплексообразования эти полосы поглощения смещаются в область 1634 и 1676 см^-1. (Рис.2)

Рис. 2. ИК спектры:комплексов [MnL¹L²(H₂O)₂]Cl₂

Полсы поглощения 1635 и 1658 см^-1 карбонильных групп молекулы серин фактически подвергаются небольшому смещению. В ИК спектре комплекса характерная полоса поглощения 1618 см^-1 карбоксильных молекул (C=O) отсутствует. Это свидетельствует о наличии сильного координационного взаимодействия (C=O) групп с ионами Mn²⁺.

Выводы.

Для определения состава и термической устойчивости исследуемых комплексов нами проведен ИК-спектральный, термогравиметрический и рентгенофазовый анализ.

Результаты исследований показали, что при более высоких температурах начинается деструкция комплекса, которая завершается в несколько этапов. Во всех случаях процесса термического разложения конечным продуктом являлись оксиды марганца.

Литература:

1. Пурей Д. Ф.,Козловский Е. В. Термохимическое изучение разно-лигандных комплексов марганца(II) с этилендиаминтетрауксусной кислотой в водном растворе аммиака // Коорд. химия, 2003, № 2,(29) с. 105–108.
2. НасруллаеваТ.М., Ялчин Б. Д.,Худавердиев Р. А.,Айдын А. Р., МеджидовА.А Синтез, строение и свойства комплексов переходных металлов с N-ß-карбоксиэтил-2-гидрокси-нафталиденилином и N-(2-гидрокси-нафтил-метил)-ß-аланином // Азерб. хим. журнал, 2005. № 1. C. 22–28.
3. Abdel-Mawgoud M. Complexes of chromium(III) and manganese(II) with N-napthylideneamino acids // Transition metal chemistry, 1996, № 21. P. 219–221.
4. Крылова Л. Ф. Разнолигандные изомерные комплексы платины (II) с глицином и фенилаланином // Журн. неорган. химии, 1999. № 1(44). С. 68–73.
5. Молодкин А. И., Есина Н. Я., Андреева О. И. Разнолигандные комплексы платины (IV) с глицином и аланином. // Журн. неорган. химии, 2004. № 3(49). С. 463–469.
6. Mahmudov K. T., Sutradhar M., Martins L., Silva F. C, Ribera A., Nunes V. M., Marchetti F., Pombeiroa A. L., Kakhramanova Sh. İ., MnII and CuII complexes with arylhydrazones of active methylene compounds as effective heterogeneous catalysts for solvent and additive-free microwave-assisted peroxidative oxidation of alcohols. // RSC Advances An international journal to further the chemical sciences. The Royal Society of Chemistry. 2015. 5, P. 25979–25987.
7. Каграманова Ш. И., Кулиева Э. А., Сулейманов Г. З., Керимова У. А., Аскерова Т. Я. Взаимодействие марганца (II) с валином и ß-аланином // Международная молодежная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии», (Курск 23 сентября – 26 сентября 2015). С. 29–31.