
книги из ГПНТБ / Бакасова З.Б. Физико-химические основы получения, свойств, строения новых производных L-глутаминовой кислоты и L-глутамината натрия
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
кристаллы |
красно-лилово |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
го |
цвета, |
моноклинной |
|||||
гоо |
|
|
|
|
|
|
|
сингонии, удельная |
|
плот |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ность |
его — 1,84 |
|
г/см3, |
|||||
80 |
|
|
|
|
|
|
|
температура |
плавления |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
лежит в пределах 85—87°> |
||||||||
60' |
|
|
|
|
|
|
|
Соль хорошо растворима а |
|||||||
|
|
|
gCoCli;-6H;O*CoCU-4H?0 |
воде, |
спирте и хуже |
— в |
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
40- |
|
|
|
|
|
|
|
ацетоне, |
эфире. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Химическое |
взаимодей |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2Q- |
|
|
|
|
|
|
|
ствие хлористого кобальта |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
с водой |
изучалось |
многи |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
О |
|
|
|
|
|
|
|
ми |
исследователями |
[45, |
|||||
-20 |
|
|
|
|
|
|
|
182, |
|
208]. Данные, |
|
полу |
|||
|
|
|
|
|
|
|
ченные |
А. Зейделем [113] |
|||||||
•215 |
Пед + |
|
СоС1?-6Нг0 |
|
в широком температурном |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
интервале |
(от |
—10° до |
|||||
|
|
20 |
40 |
60 |
80 100 |
+ 100°), указывают |
на су |
||||||||
|
|
ществование шести-, четы |
|||||||||||||
— |
вес °/0 ВоС12 |
|
|||||||||||||
|
рех- и двуводного |
гидра |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тов |
|
(рис. 9). |
Гидратные |
||||
Рис. 9. Политерма |
растворимости хло |
формы хлорида |
кобальта., |
||||||||||||
|
рида |
кобальта |
в воде. |
|
по данным |
растворимости |
|||||||||
представлены |
|
четырьмя |
ветвями. |
Первая |
ветвь |
(от 0° до |
|||||||||
—22,5°) |
отвечает выделению льда. От эвтектики |
(—22,5°) |
идет |
||||||||||||
довольно |
большая |
ветвь |
кристаллизации, |
соответствующая |
|||||||||||
шестиводному |
гидрату. Содержание соли в растворах |
колеб |
|||||||||||||
лется от 30,3 до 46,0%. При температуре 40° шестиводная |
фор |
||||||||||||||
ма переходит |
в четырехводный гидрат |
|
(третья ветвь), |
при |
дальнейшем повышении температуры до 58° выделяется дигидрат хлористого кобальта, который переходит в одноводную соль при температуре выше 125°. Полное обезвоживание хло ристого кобальта наступает при 140°.
Хлорид никеля; (NiCl2 ) выделяется в виде шестиводного, четырехводного и двуводного гидратов. Кристаллы безводного хлорида никеля относятся к тригональной сингонии. Кристал лическая решетка его характеризуется следующими парамет рами: а = 3,527 А, с = 17,31 А, теплота образования составляет 78,50 ккал/моль, удельная плотность соли равна 3,55 г/см3, температура кипения лежит около 1400°.
Шестиводный хлорид никеля характеризуется аквокомплексными ионами, где никель окружен шестью молекулами воды, расположенными по вершинам октаэдра, удельная мас-
(О |
20 |
ЗО |
40 |
50 |
вес.Уо ЛШг
Рис. 10. Политерма растворимости хлорида никеля в воде.
MnCl2 -4Hg 0 MnCl2-2H2Q
ЛеД+МпСи^НгО
г—і—і—і—і г
20 40 60 80 100
Рис .11. Политерма растворимости хлорида марганца в воде.
Рис. 12. Политерма растворимости хлорида меди в воде.
са соли — 2,07 г/см3, показатель преломления Np равен 1,57. Шестиводный хлорид никеля относится к моноклинной синго-
нии с параметрами решетки: а = 10,23А, с = 6 , 5 7 А , |
0 = 122,10, |
z=2. |
|
Г. Бенреат [45], изучая бинарную систему хлорид никеля— |
|
вода от 0 до 100°, показал, что в этом интервале |
температур |
существуют следующие гидраты хлорида никеля: от Одо 29°— шестиводный, от 29° до 64° — четырехводный и выше 64° — двуводный. Ниже 33,3° существует семиводный хлорид нике ля (рис. 10).
Хлорид марганца (МпС12 ) в безводном состоянии пред ставляет хорошо растворимую в воде и спирте соль. Бледно-
розовые кристаллы этой соли относятся к кубической сингонии с удельной массой 2,997 г/см3, плавятся при температуре 650°, а расплав кипит при 1190°.
При обычных условиях хлорид марганца существует в форме четырехводного гидрата, который представляет собой кристаллы розового цвета моноклинной сингонии; удельная масса равна 2,01 г/см3, показатели преломления: Np = 1,555; Ng=l,575; Nm = 1,607. При нагревании эта гидратированная соль превращается в двуводную, а при температуре 198° пере ходит в одноводный гидрат. Полное обезвоживание происхо дит при температуре 362° в атмосфере хлористого водорода.
Данные, полученные А. Зейделем [113] в широком темпера турном интервале от —20° до +140°, указывают на существо вание четырех- и двуводиого гидратов (рис. 11).
Хлорид меди из |
водных растворов выделяется в виде |
СиСІ2-2НгО. Кристаллы |
блестящие, зеленовато-голубые, ром- |
ZnCl2 -4H2 0+ZnCt2 -3H2 0
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
Рис. 13. Политерма растворимости хлорида цинка в воде.
лед+гесіїЩо
|
|
|
20 |
|
40 |
60 |
80 |
|
100 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
вес.Уо |
ГеС(г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
14. Политерма |
растворимости |
хлорида |
железа |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
в воде. |
|
|
|
|
|
|
|
|
бической |
сингонии. |
Соль |
характеризуется |
следующими |
пара |
||||||||||
метрами: |
а=7,38 |
А, в = 8,04 А, с = 3,72 |
А, |
плотность ее |
равна |
||||||||||
2,38 |
г/см2, |
теплота |
образования |
— 49,2 |
ккал/моль. |
Хлорид |
ме |
||||||||
ди хорошо растворим в воде: |
его растворимость |
при 30°С со |
|||||||||||||
ставляет |
44%. |
Кристаллы двухводной |
соли |
обезвоживаются |
|||||||||||
при |
134°, плавятся при 630°С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Хлорид цинка |
(2пС1г) |
выделяется |
в виде |
белых кристал |
|||||||||||
лов |
тригональной |
сингонии |
с |
параметрами: |
а = 3,77 |
А, |
|||||||||
с = 17,60 |
А, |
показатель |
преломления |
— |
1,687, |
плотность |
— |
||||||||
2,913 |
г/см3, |
соль плавится |
при 76,5°, |
температура |
кипения |
со- |
ставляет +120°, теплота образования +96,8°; хорошо раство ряется в воде при 30°С — 40% [207, 208].
Включение хлорида железа (FeCb) в группу выбранных компонентов с глутаминовой кислотой и солью натрия, наря ду с солями микроэлементов, определялось прежде всего боль шим значением иона железа как центрального атома при об разовании жизненноважных соединений крови животных.
Большую роль в усвоении организмом железа играет медь, которая, вероятно, является составной частью энзима, участ вующего в некоторых этапах биосинтеза гемоглобина. Кроме того, медь входит в состав стромы эритроцитов и ряда окис лительных ферментов [74, 75]. Политермы растворимости хло ридов меди, цинка и железа приведены на рис. 12,. 13, 14.
Глава III
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ РАВНОВЕСИЙ
ИХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
1.Методика исследования равновесий
Для изучения реакционной способности L-глутаминовой кислоты и глутамината натрия с неорганическими соединения ми были выбраны гидроокиси щелочных металлов и хлориды двухвалентных элементов переходного четвертого периода таблицы Д. И. Менделеева. Исследования проводились в виде тройных, конденсированных систем в водных средах. Было изучено 15 систем при 25 и 30°С, из них при участии глутами новой кислоты — пять систем:
1)глутамииовая кислота — гидроокись натрия — вода;
2)глутамииовая кислота — гидроокись кальция — вода;
3)глутамииовая кислота — гидроокись магния — вода;
4)глутамииовая кислота — углекислый литий — вода;
5)глутамииовая кислота — хлорид кобальта — вода.
Взаимодействие глутамината натрия в водной среде изуча лось с хлоридами десяти солей: магния, кальция, стронция, бария, марганца, кобальта, никеля, меди, цинка и железа.
Исследования реакции взаимодействия глутаминовой кис лоты и глутамината натрия с выбранными веществами осуще ствлялись классическим изотермическим методом растворимо сти. Как показала практика, этот метод изучения тройных систем является наиболее простым, удобным и обеспечивает надежность и воспроизводимость полученных данных, особен но при выделении новых двойных и комплексных соединений, гидратных форм и фаз переменного состава — твердых раст воров. Метод был предложен Розебумом и Скрейнемакерсом,
затем |
расширен и усовершенствован |
в |
Советском Союзе |
|||||||
Н. С. Курнаковым, |
Г. Г. Уразовым, |
PI. Г. |
Дружининым, |
|||||||
И. Н. Лепешковым, |
А. Г. Бергманом и другими [9, 16, 50, 56, |
|||||||||
82, |
106, |
117, |
141, |
230]. |
|
|
|
|
|
|
|
Равновесие |
устанавливалось при участии |
L-глутаминовой |
|||||||
кислоты примерно |
через |
двое—трое суток, |
а |
с L-глутамина- |
||||||
том натрия — через 4—5 |
часов. Наиболее |
ответственные |
про |
|||||||
бы, |
например, для |
эвтонических и переходных |
растворов |
(то- |
чек), выдерживались при заданной температуре месяц и
дольше.
Отбор жидких и твердых фаз при исследовании произво дился двумя приемами. В случае менее вязких растворов про бы отбирались пипеткой, на узкий конец которой с помощью резинки прикреплялась стеклянная трубка длиной 5 см. Диа метр стеклянной трубки не превышал толщины заборного конца пипетки. В случае густых, вязких растворов был приме нен второй прием отбора проб. Шотовская воронка № 3 вмонтировалась в бунзеновскую колбу, нижний конец которой вхо дил в пробирку (стаканчик), поставленную на дно колбы. За тем прибор помещался в водный термостат так, чтобы верх ний край вороики был выше уровня воды на 1,5—2,0 мм. Пос ле этого в воронку вводилась испытуемая смесь раствора с осадком. В тех же условиях в термостате с помощью насоса Камовского раствор отсасывался в пробирку (стаканчик), а на фильтре оставался донный осадок. Затем стаканчик с отоб
ранным равновесным |
раствором извлекался |
из колбы |
пинце |
||||||
том и переводился |
во взвешенный |
бюкс. |
|
Во второй |
бюкс с |
||||
фильтра отбиралась |
|
проба |
твердой |
фазы, |
Отобранные коли |
||||
чества жидких фаз |
колебались |
примерно от 1 до 3 г, а твер |
|||||||
дых — от 1 до 2 г. |
После взвешивания взятые пробы раство |
||||||||
рялись в мерных |
колбах |
(100 мл) |
дистиллированной |
водой. |
|||||
Приготовленные |
растворы по 10—25 мл |
отбирались |
на ана |
||||||
лиз. Анализ как растворов, так и осадков |
всегда проводился |
||||||||
в двух параллельных |
пробах. |
Содержание |
L-глутаминовой |
||||||
кислоты и L-глутамнната |
натрия |
устанавливалось по азоту. |
|||||||
Натрий находился |
преимущественно пламенно-фотометриче |
ским методом и редко—весовым в виде Na 2 S0 4 [201]. Кальций,
магний, стронций, барий, кобальт, никель, марганец, |
медь, |
|
цинк и железо определялись трилонометрическим |
титрова |
|
нием [87, 218, 263], а количество хлора устанавливалось |
объ |
|
емным методом по Мору. По содержанию указанных |
катионов |
рассчитывались весовые количества хлоридов. На основании полученных цифровых данных, строились диаграммы раство римости.
2. Методики химического анализа
главных компонентов равновесных систем
При исследовании растворы твердых фаз равновесных си стем подвергались химическому анализу по известным пропи сям [19, 89, 131, 191, 263]. Определение каждой составной ча сти изучаемых систем кратко излагается ниже.
Определение L-глутаминовой кислоты и L-глутамината натрия производилось по азоту. Количественное содержание его можно найти несколькими методами: по микрометоду Дю ма (123] и полу микрометоду Къельдаля [89]. Из них наиболееточным для определения количества азота считается полумикрометод Къельдаля [131, 189].
Принцип этого метода сводится к следующему: вначалеиспытуемый раствор сжигается в концентрированной серной кислоте с целью образования аммиака, который при нейтра лизации с кислотой переходит в сульфат аммония. Далее суль фат аммония разлагается кипячением с избытком 40%-ного раствора натриевой щелочи по реакции:
(NH4)2 S04 + 2NaOH = Na2 S04 + 2NH3 + H 2 0 .
Выделившийся аммиак отгоняется и улавливается титро ванным раствором борной кислоты. Проба оттитровывается в- присутствии индикатора децинормальным раствором соляной кислоты. Индикатор применяется смешанный; он готовится изсмеси спиртовых растворов метиленовой сини и метилового красного [89]. Найденные содержания L-глутаминовой кисло ты и L-глутамината натрия в растворах и твердых остатках вычисляются по уравнению:
|
|
|
К |
1 0 0 , Т |
|
1 |
0 0 |
|
% C5H9NO4, C 5 H 8 N 0 4 N a = |
_ |
|
- У-М |
' |
|
|
где К |
— количество кислоты, |
приходящееся |
|
на связывание |
|||
|
аммиака, мл; |
|
|
|
|
|
|
Т |
— титр соляной кислоты |
соответственно |
по L-глутами |
новой кислоте и L-глутаминату натрия;
У— объем раствора, взятого из колбы для анализа, мл?
М— исходная навеска пробы.
Определение ионов щелочноземельных металлов (магния, кальция, стронция, бария) может быть проведено рядом ме тодов, в том числе и классически-весовыми. В нашем исследо вании наиболее простым, обеспечивающим быстрое и надеж ное получение данных, оказалось трилонометрическое титро вание. По количеству найденных катионов вычислялись про центные содержания хлоридов магния, кальция, стронция и бария.
В качестве титрованного раствора былпринят трилон Б, титр которого устанавливался по раствору сульфата магния. При определении кальция в качестве индикатора использо вался мурексид (переход от малинового до фиолетового), а
при определении магния, стронция и бария в качестве индика тора применялся эриохром черный (переход от малинового до синего).
Кобальт, никель, марганец в растворенном состоянии мо гут быть определены весовым, объемным, потенциометрическим и другими методами. Нами был применен также трилонометрический метод как более простой, достаточно точный и быстрый. В качестве титрованного раствора использовался трилон Б, титр которого проверялся по раствору сульфата магния, при определении кобальта и никеля использовался индикатор мурексид, а при установлении марганца — индикатор эриохром черный.
Содержание ионов кобальта, никеля и марганца в раство рах и твердых остатках вычислялось по уравнению::
|
n,r* |
+± |
*л ,4- К-100-Т-100 |
, |
|
|
|
|
?^Со++, Ni++, Мп+ + = |
^ - ^ |
|
|
|||
где К |
— количество |
израсходованного трилона |
при титро |
||||
|
вании, мл; |
|
|
|
|
|
|
Т |
— титр раствора трилона по кобальту, никелю и мар |
||||||
|
ганцу; |
раствора, взятого из колбы при анализе, мл; |
|||||
У |
— объем |
||||||
М — исходная навеска пробы. |
|
|
|
|
|||
Ионы меди, |
цинка |
и железа количественно |
|
могут |
нахо |
||
диться |
как весовыми, так и объемными |
методами. Нами |
было |
отдано предпочтение трилонометрическому и йодометрическому методам как наиболее точным, быстрым и дающим уверен ные результаты.
Цинк определяли трилонометрическим методом, который в настоящее время получил большое признание [191]. Индикато ром служил эриохром черный. Определение железа проводили также трилонометрическим методом, но в качестве индикато ра использовали 2%-ный раствор салициловой кислоты. Пред
варительно |
была |
проведена |
проверка |
метода |
на |
Fe+ 2 и |
|
Fe+ 3 (по железосинеродистому |
калию |
и |
сульфосалициловой |
||||
кислоте). Проверка |
показала, что взятое для анализа |
двухва |
|||||
лентное железо не окисляется до трехвалентного. |
|
|
|||||
Определение меди проводилось йодометрическим |
мето |
||||||
дом [263] |
|
|
|
|
|
|
|
Окисление йодид-иона медью (II) происходило |
вследствие |
||||||
образования |
малорастворимого |
йодида |
меди. Выделившийся |
||||
йод титровали раствором тиосульфата |
в присутствии |
крахма-' |
ла. Осадок йодида меди (I) адсорбировал некоторое количе ство йода, поэтому к концу титрования в раствор вводили ро-
4* |
2832 |
49 |