Анотація до роботи:

Кобилінський С.М. Хімічна модифікація, будова та комплексоутворючі властивості хітозану та його похідних. – Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.06 – хімія високомолекулярних сполук. – Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, 2007.

Дисертація присвячена хімічній модифікації хітозану, вивченню кислотно-основних, комплексоутворюючих властивостей хітозану та його похідних по відношенню до йонів Cu²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Co²⁺, дослідженню будови та властивостей утворених комплексів. Вивчено реакції хітозану з альдегідами, кетонами, хлорангідридами, ангідридами, тіосаліциловою та хлороцтовою кислотами. Одержано похідні з нітро-, гідрокси-, меркапто-, карбокси- та алкільними групами, фрагментами тіофену, тіофенолу, циклодектрину. На основі проведених досліджень кислотно-основних властивостей показано вплив йонної сили розчину, розміру часток, природи замісника, ступеня протонування на основність аміногруп. Виявлено, що в присутності сильних електролітів pK аміногруп хітозану збільшується з 4,29 до 5,37. Суттєве збільшення pK також отримано для N(о-гідроксибензил)хітозану (7,57) та N-(ізоіндолхіназолон)хітозану (7,55). Дослідження сорбційних властивостей показали, що найбільшу спорідненість хітозан проявляє по відношенню до йонів Cu²⁺ та Hg²⁺. Методами ЕПР, ІЧ та електронної спектроскопії встановлено геометрію утворених комплексів міді на хітозані, яка є тетрагональною пірамідою з хелатним вузлом (2N,2O). При вивченні термічної поведінки комплексів йонів металів на хітозані, виявлено зменшення температури початку деструкції комплексів хітозану з Сu(NO₃)₂ та Pb(NO₃)₂ на 45С та 55С, порівняно з вихідним хітозаном. Температура повного розкладу найбільша для комплексів з СoCl₂ та Hg(NO₃)₂ – 645С та 635С, відповідно. Показано, що введення в хітозан фрагментів тіофену та тіофенолу, збільшує спорідненість до йонів Hg²⁺. Зокрема, для сорбенту з групами тіофенолу, одержаного з розчину в ДМСО, виявлено селективні властивості до йонів Hg²⁺, в присутності йонів Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, в кислому середовищі.

Проведено хімічну модифікацію хітозану органічними сполуками з різними реакційноздатними групами за реакціями утворення основ Шиффа, реакціями ацилювання та алкілювання. Одержано похідні, які містять в своєму складі гідроксильні, нітро, карбоксильні, меркаптогрупи, фрагменти тіофену, тіофенолу, циклодекстрину та гетероциклів. Встановлено склад та будову одержаних похідних. Досліджено структуру, кислотно-основні та комплексоутворюючі характеристики хітозану та його похідних, з використанням спектроскопічних та титриметричних методів аналізу.

1. Вперше одержано похідні хітозану з гетероциклічними фрагментами ізоіндолохіназолону та тетразолоізоіндолу. Вперше одержано 2-меркаптобеноїлхітозан за реакцією з тіосаліциловою кислотою в гомогенному та гетерогенному середовищі. Вперше досліджено реакцію ацилювання хітозану хлорангідридом тіофен-2-карбонової кислоти. Ступінь заміщення одержаних ацильованих сірковмісних сполук становив від 0,37 до 0,65.

2. Проведено синтез карбоксиловмісних похідних хітозану за реакцією з малеїновим ангідридом, піромелітовим діангідридом та хлороцтовою кислотою. Показано, що для цих реакцій ефективним є використання набухлого хітозану.

3. На основі результатів кислотно-основних досліджень встановлено вплив на основність аміногруп таких факторів, як присутність сильного електроліту, ступінь кристалічності, замісників при атомі азоту. Зокрема спостерігали збільшення основності з 4,29 до 7,57 (7,55) при введенні гетероциклічного фрагменту (ізоіндолохіназолону) та фенольних груп у хітозан.

4. При вивченні сорбційних властивостей встановлено, що найбільшу спорідненість хітозан проявляє по відношенню до йонів Cu²⁺, Hg²⁺. Зменшення розміру часток хітозану сприяло збільшенню сорбційної ємності для йонів Сu²⁺ та Cd²⁺.

5. Досліджено термічні властивості комплексів хітозану з йонами металів. Найбільш суттєві зміни в термічній поведінці спостерігали для комплексів Cu(NO₃)₂ та Pb(NO₃)₂ для яких відбувається зменшення, як температури початку термоокиснювальної деструкції, так і повної деструкції.

6. Встановлено, що похідні хітозану з сірковмісними фрагментами проявляють високу спорідненість по відношенню до йонів Hg²⁺. Зокрема, у випадку
2-меркаптобензоїлхітозану досягалось селективне вилучення йонів Hg²⁺ в присутності йонів Сu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ в кислому середовищі.

7. Показано, що хітозан, хімічно модифікований різними реакційноздатними сполуками, є перспективним матеріалом для створення сорбентів селективної дії стосовно йонів важких металів, а карбоксиловмісні похідні хітозану є перспективними сорбентами для видалення катіонних барвників.

Публікації автора:

1. Рябов С.В., Кобилінський С.М., Керча Ю.Ю. Про будову комплексів хітозану з йонами міді // Доповіді НАН України. – 2004. – № 8. – С. 157-160. Особистий внесок автора полягає в проведенні сорбції, обговоренні отриманих результатів, участі в написанні статті.

2. Кобилінський С.М., С.В. Рябов Протолітичні та комплексоутворюючі властивості хітозану // Вопросы химии и хим. технологии. – 2004. – № 6. – С. 9-14.
В даній роботі автор проводив дослідження кислотно-основних та комплексоутворюючих властивостей, приймав участь в обговоренні результатів та написанні статті.

3. Рябов С.В., Кобилінський С.М., Козак Н.В., Нізельский Ю.М., Керча Ю.Ю. Особливості комплексоутворення йонів міді з хітозаном // Укр.хим.журн. – 2005. – Т. 71. – № 1. – С. 27-31. Особистий внесок автора полягає в проведенні сорбції, участі в дослідженні структури комплексів, обговоренні результатів та оформленні статті

4. Кобилінський С.М., Рябов С.В., Штомпель В.І., Керча Ю.Ю. Дослідження процесу комплексоутворення в системі хітозан – йон металу // Полімерний журнал, 2006. – Т. 28. – № 4. – С. 284-291. Особистий внесок автора полягає в дослідженні комплексоутворюючих властивостей хітозану, підготовці зразків комплексів, вивченні їх структури та властивостей, участь в обговоренні результатів та написаня статті.

5. Кобилінський С.М., Рябов С.В., Керча Ю.Ю. Cинтез та дослідження комплексоутворюючих властивостей похідних хітозану з іонами Сu²⁺ та Hg²⁺ // Вопросы химии и хим. технологи. – 2007. – Т. 73. – № 1. – С. 58-66. В даній роботі автор проводив синтез похідних хітозану, дослідження сорбції йонів металів, приймав участь у обговоренні результатів та оформленні статті.

6. Кобилінський С.М., Рябов С.В. Кислотно-основні властивості похідних хітозану // Вопросы химии и химической технологии. – 2007. – Т. 73. – № 2. – С. 87-94. Внесок автора полягає в проведенні синтезу похідних хітозану, потенціометричного та кондуктометричного титрування, розрахунку констант основності та кислотності, оформленні результатів та написанні статті.

7. Кобилінський С.М., Рябов С.В., Козак Н.В., Нізельский Ю.М., Керча Ю.Ю. Комплексоутворення та будова комплексів міді на поверхні модифікованого хітозану // Наукові записки Києво-Могилянської Академії 2004. – Т. 28. – С. 27-32.
В даній роботі автор проводив синтез похідних хітозану, проводив сорбцію, приймав участь дослідженні та обговоренні структури одержаних комплексів, оформленні статті.

8. Низельский Ю.Н., Козак Н.В., Рябов С.В., Кобылинский С.М., Керча Ю.Ю. Строение бактерициднооактивных комплексов меди (2+) на поверхности хитозана // Материалы Восьмой Международной Конференции Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана, Казань, 13-17 июня 2006 года, с. 114-118.

9. Кобилінський С.М. Вивчення комплексів міді з хітозаном та його похідними // Тези доповідей V Української конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук, Київ-2003, 20-21 травня, с. 79.

10. Кобилінський С.М., Рябов С.В. Керча Ю.Ю. Іммобілізація циклодекстрину на полімерні носії та дослідження сорбції Cd²⁺ // Тези доповідей десятої Української конференції з високомолекулярних сполук, м. Київ, 12-14 жовтня 2004 р. – С 210.