Содержание к диссертации
Введение 5
Глава 1. Литературный обзор 8
1.1. Строение органических твёрдых тел 8
-
Влияние функциональных групп на упаковку и характер межмолекулярных связей в кристаллической решетке: 8
-
Понятие полиморфизма для молекулярных кристаллов 11
-
Влияние конформации и конфигурации на
структуру молекулярных кристаллов 12
1.1.4. Дислокации в молекулярных кристаллах 15
1.2. Кристаллизация органических соединений 16
-
Образование зародышей и рост кристаллов 16
-
Влияние растворителей 19
-
Неравновесные состояния 20
-
Влияние примесей 21;
1.3. Реакции молекулярных кристаллов 24
-
Реакции твёрдое тело — твёрдое тело 24
-
Реакции твёрдое тело + жидкость, газ —> твёрдое тело 28
-
Травление 35
-
Превращения органических соединений при
интенсивной механической активации 39
-
Механическая активация 43
-
Механохимические аппараты 48 1.8; Постановка задачи 54
Глава 2. Сведения о структуре, физико-химических свойствах
исследуемых молекулярных кристаллов 57
-
Парацетамол 57
-
Смешанные кристаллы парацетамола 62
-
Сульфатиазол 64
-
Смешанные кристаллы сульфатиазола 67
Глава 3. Экспериментальная часть 70
3.1. Получение кристаллических модификаций парацетамола,
сульфатиазола и его аддуктов с пиридином 70
-
Методы исследования 72 3.2.1. Рентгеновская дифракция 72 3.2.3: Спектроскопические методы 74 3.2.4. Методы термического анализа 74
-
Исследование пространственного распространения
процессов сублимации и химического травления 74
-
Исследование образования и разрушения аддуктов сульфатиазола с пиридином 76
-
Исследование реакции ацилирования сульфатиазола
при механохимической активации 77
-
Условия механохимической активации 77
-
Определение степени превращения 78
-
Определение состава реакционных смесей
сульфатиазол - малеиновый ангидрид 80
3.5.4. Твердофазный синтез ацилпрозводных сульфатиазола 81
Глава 4. Пространственное распространение процессов при
взаимодействии молекулярных кристаллов с жидкими
и газообразными реагентами 84
4.1, Образование ямок травления при сублимации
и химическом травлении 84
-
Термическое травление (сублимация) 84
-
Сравнение пространственного распространения процесса сублимации модификаций парацетамола и сульфатиазола III 86
-
Химическое травление 90
-
Сравнение ямок химического травления на гранях модификаций парацетамола и сульфатиазола III 96
4.2. Взаимодействие молекулярных кристаллов с парами
органических соединений 99
-
Структуры аддуктов сульфатиазола с пиридином 99
-
Взаимодействие паров пиридина с монокристаллами сульфатиазола Ш 103
-
Исследование стадий взаимодействия порошков сульфатиазола III с парами пиридина 103
-
Связь пространственного распространения реакции сульфатиазола и пиридина с кристаллическими структурами модификации III и его аддуктов с пиридином 104
4.3. Деструкция тетрагональной модификации аддукта
сульфатиазола и пиридина 107
-
Калориметрическое исследование деструкции 108
-
Оптико-микроскопическое исследование деструкции 108 Глава 5. Механохимический синтез ацилпроизводных
сульфатиазола 115
-
Ацилирование сульфатиазола фталевым ангидридом 115
-
Ацилирование сульфатиазола малеиновым ангидридом 122
-
Взаимодействие сульфатиазола с парами
и расплавами ангидридов 127
5.4. Исследование перехода III -1 сульфатиазола при термическом
и механическом воздействии 130
5.5. О способе транспорта реагентов и избирательности
ацилирования сульфатиазола при механической активации 133
Основные результаты и выводы 141
Список работ опубликованных по теме диссертации 142
Список цитированной литературы 141
Приложения
Структуры аддуктов сульфатиазола и пиридина
Индексы рефлексов порошковых дифрактограмм аддуктов сульфатиазола и
пиридина
Введение к работе
Актуальность работы
В связи с большим значением, которое приобрело изучение молекуляр-ных кристаллов в науке, и перспективами их использования в практике исследование факторов, определяющих реакционную способность молекулярных кристаллов, представляется актуальным и важным.
Исследования реакционной способности молекулярных кристаллов как на микро (связь между свойствами отдельных молекул, образующих кристалл, и взаимодействиями между молекулами в кристалле), так и на макро- уровне (характер развития реакционной зоны, механизм процесса переноса между частицами реагента), пока ещё недостаточно развиты. Вместе с тем данные работы необходимы хотя бы потому, что без их знания невозможно найти удельную скорость реакции и понять механизм автолокализации процесса. Исследование механизма транспорта реагентов и фазового состояния реагентов необходимо для выяснения факторов реакционной способности веществ и селективности реакций при механохимической активации
Цель работы
Исследование связи пространственного распространения реакций мо лекулярных кристаллов с жидкими и газообразными реагентами со структу рой кристаллов и физико-химическими свойствами реагентов. Исследование механизма транспорта реагентов в химических реакциях молекулярных кри сталлов при механохимической активации. Ф/ Научная новизна
Выявлена связь формы реакционного фронта при растворении не толь ко от структуры молекулярного кристалла и донорной силы реагента, но и от строения и относительного расположения молекул реагентов в смешанных кристаллах. ф Разработан метод получения устойчивых кристаллов ромбической мо- дификации парацетамола, метастабильной при нормальных условиях.
Синтезированы и определены структуры кристаллических аддуктов сульфатиазола и пиридина. Исследован процесс их образования при взаимодействии кристаллов стабильной кристаллической модификации III сульфа-тиазола с газообразным пиридином. Показано, что вначале происходит образование метастабильной моноклинной кристаллической модификации аддук-та сульфатиазола с пиридином, а затем её переход в стабильную тетрагональную модификацию.
Исследование реакции механохимического N-ацилирования сульфатиа зола фталевым и малеиновым ангидридами позволило предположить наибо- - лее вероятный механизм транспорта реагентов - переход ацилирующего агента в жидкое или газообразное состояние.
Практическое значение работы
Полученные данные расширяют представления о пространственном, развитии химических процессов с участием молекулярных кристаллов.
Исследование взаимодействия молекулярных кристаллов с газообразными реагентами может найти применение для направленного получения и хранения активных форм лекарственных препаратов.
Уточнение механизма реакции ацилирования сульфатиазола при меха-нохимической активации может быть полезным при решении проблемы повышения селективности твердофазного органического синтеза.
Защищаемые положения
Связь формы реакционного фронта при растворении граней кристалли- ческих модификаций парацетамола от молекулярного рельефа поверхности и строения аддуктов травящих реагентов с парацетамолом.
Образование кристаллических аддуктов сульфатиазола с пиридином и их структуры.
Исследование ацилирования сульфатиазола ангидридами при механо- ' химической активации и образование механокомпозитов в реакционных сме-
Личный вклад автора
Участие автора диссертационной работы состояло в проведении большей части экспериментальной работы, обобщении и участии в обсуждении полученных результатов.
Значительная часть работы выполнена при поддержке программы BRHE Американского фонда фундаментальных исследований (CRDF) и Министерства образования РФ (гранты REC-008, NO-008-X1), грантов Министерства образования и науки РФ (гранты НШ-522.2003.3, 40069 программы "Интеграция"; 1-67-01; ур.05.01.021 программы "Университеты России", 8156 программы " Развитие научного потенциала высшей школы") и Российского фонда фундаментальных исследований (N 03-03-06092, 02-03-33299), программы РАН «Фундаментальные науки - медицине» проект 11.2.
В работе принимали участие сотрудники ИХХТМ СО РАН - к.х.н: Шахтшнейдер Т.П., к.х.н. Дребущак Т.Н., д.х.н. Болдырева Е.В., ИМП СО РАН-к.х.н. Дребущак В.А., НГУ —вед. инж. Ачкасов А.Ф.
