Новое гуанидинсодержащее соединение с биоцидной активностью: синтез, исследование и перспективы применения
Международная
публикация
ART 54721
УДК
001
Н.
С. КузнецоваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Кузнецова
Н.
С.,
Бурнашова
Н.
Н.,
Тютрина
С.
В. Новое гуанидинсодержащее соединение с биоцидной активностью: синтез, исследование и перспективы применения // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
2286–2290. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54721.htm.
Аннотация. Синтезировано новое комплексное соединение – дицитратоборат гуанидиния, изучены его состав, строение, физико-химические свойства с помощью методов ИК-спектроскопии, термического, рентгеноструктурного и элементного анализа, кондуктометрии, квантово-химического моделирования. Доказана биоцидная активность в отношении кишечной палочки, золотистого стафилококка, дрожжеподобных грибов методами биотестирования. На основе силикатного (глинистого) сырья Забайкальского края и синтезированного координационного соединения получены органо-неорганические композиты различными способами (с применением механоактивации и ультразвуковых колебаний), изучены его свойства. Изобретение расширяет ассортимент антисептических препаратов, полученный композит имеет перспективно широкий спектр применения за счет своих сорбционных свойств и биоцидной активности: улучшение качественных показателей природных, бытовых, сточных вод, бассейнов, водохранилищ, почвенных объектов.
Ключевые слова:
дицитратоборат гуанидиния, физико-химические и биоцидные свойства, композиты, силикатное сырье забайкалья, ультразвуковые колебания
Текст статьи
Кузнецова Надежда Сергеевна,кандидат биологических наук, доцент кафедры химии энергетического факультета ФГБОУ ВПО "Забайкальский государственный университет", г. Читаkns2702@yandex.ru
БурнашоваНаталья Николаевна,старший преподаватель кафедры химии энергетического факультета ФГБОУ ВПО "Забайкальский государственный университет", г. Читаradannata@mail.ru
Тютрина Светлана Владленовна,кандидат технических наук, доцент кафедры химии энергетического факультета ФГБОУ ВПО "Забайкальский государственный университет", г. Чита
lana2001@mail.ru
Новоегуанидинсодержащее соединение с биоцидной активностью: синтез, исследование и перспективы применения
Аннотация. Синтезировано новое комплексное соединение дицитратоборатгуанидиния, изучены его состав, строение, физикохимические свойства с помощью методов ИКспектроскопии, термического, рентгеноструктурногои элементного анализов, кондуктометрии, квантовохимического моделирования. Доказанабиоциднаяактивностьв отношении кишечной палочки, золотистого стафилококка, дрожжеподобных грибовметодами биотестирования. На основе силикатного (глинистого) сырья Забайкальского края и синтезированногокоординационного соединения полученыорганонеорганическиекомпозитыразличными способами (с применением механоактивации и ультразвуковых колебаний), изучены его свойства.Изобретение расширяет ассортимент антисептическихпрепаратов, полученныйкомпозит имеет перспективно широкий спектр применения за счет своих сорбционных свойств и биоцидной активности: улучшение качественных показателей природных, бытовых, сточных вод, бассейнов, водохранилищ, почвенных объектов.Ключевые слова:дицитратоборат гуанидиния, физикохимические и биоцидные свойства, композиты, силикатное сырье Забайкалья, ультразвуковые колебания.
Биокоординационная химия является актуальным направлением в науке, а создание биоцидных мономеров и полимеров на основе элементоорганических соединений перспективной тенденцией, так как широкое распространение устойчивых штаммов микробов ко многим бактерицидным веществам и возможность их эпидемического распространения,стало серьезной проблемой для медицины.В связи с этим актуальным является поиск биоцидных средств широкого спектра действия, эффективных и безопасных для человека, резистентность к которым будет развиваться ограниченно или отсутствовать полностью. Кроме того, синтез новых биоцидных комплексныхсоединений позволит выявить взаимосвязь их химического строения с биологической активностью.Одной из наиболее перспективных групп биоцидов являются производные гуанидинав связи с их широким спектром действия, экологической безопасностью и большей эффективностью [13]. Особое строение реакционного центра обеспечивает необходимый баланс между эффективностью биоцидного действия антисептика в отношении микроорганизмов и низкой токсичностью в отношении животных и человека. Цель работы:получение новых экологически безопасных соединений биоцидного действияна основе гуанидина, изучение их свойств и биологической активности.
Материалы и методы. Новое комплексное соединение дицитратоборат гуанидиния (ДЦБГ) было синтезированопри температуре600С нагреванием на водяной бане водных растворов лимонной и борной кислот с последующим добавлениемсоли гидрохлорида гуанидина в молярных соотношениях 1:2:1, соответственно. Через5минут наблюдали кристаллизациюраствора при нормальных условиях. Кристаллы оставлялив растворе насутки, далееотделяли фильтрованием, промываливодой, спиртом, эфиром,сушилина воздухе.ДЦБГ это стабильноена воздухе (до 220оС)твердое вещество, хорошо растворимое в полярных растворителях, воде и нерастворимое в органических[2].
Элементный анализ выполняли на полуавтоматическом С, N, Hанализаторе. Бор определяли после сожжения вещества в присутствии карбоната натрия алкалиметрическим титрованием с маннитом с потенциометрическим окончанием. Термический анализ соединения выполняли на синхронном термоанализаторе NETZCHSTA 449 F1 Jupiter®. Образцы подвергались нагреву в платиновых тиглях в воздушной атмосфере со скоростью нагрева 10 оС/мин от 30 до 1000 оС. Спомощью ИКФурье спектрометра FTIR8400S«Shimadzu» регистрировали спектры в области 4000400 см1в виде таблеток с бромидом калия.Электропроводность водных растворов изучали с помощью кондуктометра К14 УПК УПИ при рабочей частоте 1 кГц. Квантовомеханические расчёты электроннопространственного строения осуществляли полуэмпирическим методом РМ3. Алгоритм расчёта реализован с помощью пакета программы HYPERCHEM 8.08 при полной оптимизации геометрии молекулы. Структура комплекса была минимизирована по энергиям ММ+методом [4].Минимальную подавляющую концентрацию соединения на дрожжеподобные грибы рода Кандида, золотистый стафилококк и кишечную палочку исследовали методом серийных разведений в мясопептонном бульоне. Данные получены в бактериологической лаборатории ГОУ ВПО ЧГМА Минздравсоцразвития России.С помощью методов биотестирования определяли токсичность синтезированного продукта. Был использован биологический метод определения экотоксикантов, описанный Вятчиной О.Ф. с соавт. [5], основанный на тестреакции пенообразования микроорганизмами Saccharomycescerevisiaeпри добавлении глюкозы к культуре. В качестве тестируемых веществ использовали растворы различной процентной концентрации (0,001; 0,01; 0,1; 1; 3): дицитратобората гуанидиния и его композитов на основе силикатного сырья Забайкалья.Композитные материалы синтезировалисогласно методу, описанному в работе Бадмаевой С.С.[6] и с применениемвоздействия на систему ультразвукав режиме стоячей волны. Сырьем быланативнаяглина месторождения Кыринского района Забайкалья. Проведенный силикатный анализ показал, что химический состав глины следующий: SiО257,96; Al2О314,88; Fe2О3 7,25; МgО 2,06; СаО 1,19; К2О 3,70; Na2О 0,62; FeО 1,44; МnО0,07; ТiО20,89; Р2О51,19; п.п.п. 8,28(масс.%).С целью улучшения взаимодействия органического и минерального компонентов глину предварительно модифицировали (многократно отмывали дистиллированной водой, удаляли карбонаты с помощью соляной кислоты, обрабатывали раствором хлорида натрия, высушивали и прокаливали). Далее получали композит двумяспособами: в первом случае в водную суспензию монтмориллонита добавляли органический компонент в соотношении 85:15 % соответственно (от массы сухой глины),перемешивали 4 часана магнитной мешалке. Осадок отделяли центрифугированием, промывали дистиллированной водой и сушили при комнатной температуре. Второй метод получения заключался в замене этапа перемешивания (4 часа) на 10ти минутную активациюультразвуком с частотой 23 кГц. Время физикохимической операцииподобралиэмпирическии обосновали методом ИКспектроскопии, определением величиныэлектропроводности синтезированныхкомпозитов[3, 7, 8].
Результаты и обсуждение. В результате изучения элементного состава нового вещества установлено соотношение компонентов, %: С 35,16;Н4,15;N9,27; В2,39.Вычислено, %: С 34,59; Н 3,99; N9,31; В 2,44.Результаты термического анализа (рис. 1) свидетельствуют, что соединение устойчиво до 220°С. В интервале от 220 до 280°С происходит интенсивное разложение вещества, сопровождаемое потерей массы до 44%. Выше 300°С продолжается горение оставшейся органической части молекулы. В остатке после прокаливания борный ангидрид В2О3, потеря массы по ТГ при 998°С составляет 81,43%.
Рисунок 1. Термограмма дицитратобората гуанидинияИКспектр соединения (рис. 2) содержит полосу поглощения при 943 см1, характерную для валентных колебаний связи ВО в боркислородном тетраэдре.Полосы поглощения в области частот 17001730 см1обусловлены валентными колебаниями С=Освязи в карбоксильной группе, связанной с атомом бора и свободной, соответственно.Полосы поглощения в области 25003000 см1и 13601460 см1 отвечают валентным колебаниям связи ОН в карбоксильной группе и деформационным колебаниям связи СН, соответственно. Валентные колебания связи СО обусловливают появление максимумов при 1065 и 1083 см1.Полосы поглощения при 1330 и 1648 см1относятся к валентным колебаниям связей СNи С=Nв структурномфрагменте гуанидина СН6N3+, соответственно. Полоса при 1584 см1принадлежит деформационным колебаниям связи NH, а в области частот 3200 3414 см1
к валентным колебаниям связи NH в СН6N3+.
Рисунок 2. ИКспектр дицитратобората гуанидинияКондуктометрические исследования водных растворов полученного соединения [9] в интервале концентраций 0,0005 0,0320 моль/л указывают, что соединений обладает величиной электропроводности, характерной для слабых электролитов (рис.3).
Рисунок 3. Зависимость электропроводности водных растворов
дицитратобората гуанидиния от концентрацииКвантовохимическое моделирование[4], результаты элементного, термического, рентгеноструктурного анализов и ИКспектроскопии подтвердили формулу CH6N3[(C6H6O7)2B](рис. 4).
Рисунок 4. Формула и пространственное строение дицитратобората гуанидинияПо сравнению с гуанидином солянокислым и ДЦБО новое соединение значительно более эффективно по силе антимикробного действия(таблица 1).Таблица 1Минимальная подавляющая концентрация дицитратобората гуанидинияи дицитратобората оксихинолиния на различные культуры микроорганизмов№п/пНазвание культурымикроорганизмаМПК (мкг/мл)ДЦБГДЦБО8оксихинолинГуанидин гидрохлорид1Кишечная палочка (АТСС 25922)0,30025015,6
2Золотистый стафилококк (25923)0,030250500,00,0903Дрожжеподобные грибы рода Кандида0,003
0,009Примечание: МПК минимальная подавляющая концентрация; ДЦБГ дицитратоборат гуанидиния; ДЦБО дицитратоборат оксихинолиния; «» исследуемое вещество не задерживало рост бактерий.Исследование строенияновых органонеорганических композитов методом ИКспектроскопии подтвердило, что данные соединения, полученные при воздействии на систему ультразвука, аналогичны синтезированнымпо стандартной методике[1,3, 8].Таким образом, полученныеданные подтверждают, что применение ультразвука в описанном режиме для процессов синтеза новых материалов является альтернативно эффективным, обоснованным,экономически выгодным, а алюмосиликатыЗабайкальяпредставляют собой прекрасное сырье для производства композиционных материалов. Изучение синтезированных веществ методом биотестирования показало, что полученное новое комплексное соединение начало проявлять свое подавляющее действие при концентрации 1 % (снижение пенообразования в 2,5 раза по сравнению с контролем) и далее оно усиливалось, причем его органонеорганические композиты характеризовались сопоставимой активностью[10]. Полученные данные подтвердили антимикробную активность ДЦБГ.Заключение. Новое координационноесоединение дицитратоборат гуанидиния обладаетбиоцидной активностью, является сочетаемым компонентом с минеральным сырьем.Синтезированныйкомпозитный материална основе монтмориллонита регионального происхождения и ДЦБГ имеет потенциально большую область использованияза счетсочетаниясорбционных и антимикробных свойств(повышениекачестваприродных, бытовых, сточных вод, водоподготовки для бассейнов, водохранилищ, очистки почвы,а также для борьбы с биологической коррозией различных материалов).
Ссылки на источники1.Бурнашова Н.Н., Тютрина С.В., Кузнецова Н.С. Синтез и применение в промышленности органонеорганических нанокомпозиционных материалов // Кулагинские чтения: материалы ХI Международ. науч.практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2011. Ч. IV. С.156158.2.Бурнашова Н.Н., Кузнецова Н.С., Тютрина С.В. Синтез, исследование биоцидной активности комплексных солей гуанидиния и создание композитов на их основе // Наукоемкие химические технологии2012: материалы ХIV междунар.научнотехнической конф. Москва: Издво МИТХТ, 2012. С. 391.3.Бадмаева С.В. Синтез Alи Fe/Alинтеркалированных монтмориллонитов и исследование их физикохимических свойств: автореф. дис. … канд. хим. наук: 02.00.04. Иркутск:БИП СО РАН, 2005. 22 с. 4.Тютрина С.В., Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н. Спектральная характеристика силикатов Забайкальского края и композитов на их основе, полученных при воздействии ультразвуковых колебаний // Фундаментальные исследования. Москва. 2012. № 9. С. 460464. 5.Вятчина О.Ф., Жданова Г.О. Новая тестреакция для определения некоторых классов загрязнителей в окружающей среде // Известия Иркутской государственной экономической академии. Иркутск, 2011. № 1. 0,12 п.л. URL: http://www.eizvestia.isea.ru/reader/article.aspx?id=7568. Гос. рег. Эл № ФС7751563. ISSN 20720904. [Дата обращения 12.02.2013].6.Патент 2474584 Российская федерация, МПК С07F5/02 А61К 31/69. Дицитратоборат гуанидиния, проявляющий антимикробные свойства / Н.Н. Бурнашова, А.Н. Хатькова, С.В. Тютрина, О.Н. Дабижа, Н.С. Кузнецова; патентообладатель ФГБОУ ВПО "ЗабГУ". № 2011149519/04; заявл. 05.12.2011; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4. 7 с.:ил.7.Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н., Дабижа О.Н., Тютрина С.В. Синтез и исследование новых экологически безопасных гуанидинсодержащих нанокомпозитных материалов на основе силикатного сырья Забайкалья // Байкальский материаловедческий форум: материалы всерос. науч. конф. с междунар. участием. УланУдэ: Издво БНЦ СО РАН, 2012. С. 9395.8.Бурнашова Н.Н., Дабижа О.Н. Синтез и структура дицитратобората гуанидиния // Ученые записки. Серия Естественные науки. Чита: ЗабГГПУ, 2012. № 1 (42). С. 170175.9.Тютрина С.В., Кузнецова Н.С. Изучение электропроводности дицитратобората глициния кондуктометрическим методом // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов: сборник статей ХIII Международ. науч.практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2013. Ч. 5. С. 9195.10.Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н., Тютрина С.В. Изучение токсичности дицитратобората гуанидиния и некоторых других соединений методом биотестирования // Проблемы устойчивого развития региона: материалы VIIшколысеминара молодых ученых России. УланУдэ: БИП СО РАН, 2013. С. 277279.
KuznetsovаNadezda Sergeevna,Сandidate of biological sciences, assistant professor of chemistry Energy Department, Transbaikal State University, Chita. Burnashova Natalia Nikolaevna,seniorlecturer, department of Energy department of chemistry, Transbaikal State University, Chita. Tyutrina Svetlana Vladlenovna,
candidate of engineering sciences, assistant professor of chemistry Energy Department, Transbaikal State University, Chita. New guаnidincontaining compounds with biocidal active: synthesis and prospects of studyAbstract.Synthesized a new complex compound ditsitratoborat guanidiniumstudied its composition, structure , physical and chemical properties using IR spectroscopy , thermal , Xray diffraction and elemental analysis , conductivity , quantumchemical modeling . Proven biocidal activity against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, yeasts bioassay methods . On the basis of silicate (clay) and the TransBaikal Territory materials synthesized coordination compound obtained organicinorganic composites in various ways ( using mechanical activation and ultrasonic vibrations ) , studied its properties. The present invention extends the range of antiseptic preparations , the resulting composite is promising a wide range of applications due to their sorption properties and biocidal activity : qualitative improvement of natural , domestic, wastewater , swimming pools, reservoirs , soil objects .Key words:ditsitratoborat guanidinium, physicochemical and biocidal properties, composites, silicate raw Transbaikalian, ultrasonic vibrations.
БурнашоваНаталья Николаевна,старший преподаватель кафедры химии энергетического факультета ФГБОУ ВПО "Забайкальский государственный университет", г. Читаradannata@mail.ru
Тютрина Светлана Владленовна,кандидат технических наук, доцент кафедры химии энергетического факультета ФГБОУ ВПО "Забайкальский государственный университет", г. Чита
lana2001@mail.ru
Новоегуанидинсодержащее соединение с биоцидной активностью: синтез, исследование и перспективы применения
Аннотация. Синтезировано новое комплексное соединение дицитратоборатгуанидиния, изучены его состав, строение, физикохимические свойства с помощью методов ИКспектроскопии, термического, рентгеноструктурногои элементного анализов, кондуктометрии, квантовохимического моделирования. Доказанабиоциднаяактивностьв отношении кишечной палочки, золотистого стафилококка, дрожжеподобных грибовметодами биотестирования. На основе силикатного (глинистого) сырья Забайкальского края и синтезированногокоординационного соединения полученыорганонеорганическиекомпозитыразличными способами (с применением механоактивации и ультразвуковых колебаний), изучены его свойства.Изобретение расширяет ассортимент антисептическихпрепаратов, полученныйкомпозит имеет перспективно широкий спектр применения за счет своих сорбционных свойств и биоцидной активности: улучшение качественных показателей природных, бытовых, сточных вод, бассейнов, водохранилищ, почвенных объектов.Ключевые слова:дицитратоборат гуанидиния, физикохимические и биоцидные свойства, композиты, силикатное сырье Забайкалья, ультразвуковые колебания.
Биокоординационная химия является актуальным направлением в науке, а создание биоцидных мономеров и полимеров на основе элементоорганических соединений перспективной тенденцией, так как широкое распространение устойчивых штаммов микробов ко многим бактерицидным веществам и возможность их эпидемического распространения,стало серьезной проблемой для медицины.В связи с этим актуальным является поиск биоцидных средств широкого спектра действия, эффективных и безопасных для человека, резистентность к которым будет развиваться ограниченно или отсутствовать полностью. Кроме того, синтез новых биоцидных комплексныхсоединений позволит выявить взаимосвязь их химического строения с биологической активностью.Одной из наиболее перспективных групп биоцидов являются производные гуанидинав связи с их широким спектром действия, экологической безопасностью и большей эффективностью [13]. Особое строение реакционного центра обеспечивает необходимый баланс между эффективностью биоцидного действия антисептика в отношении микроорганизмов и низкой токсичностью в отношении животных и человека. Цель работы:получение новых экологически безопасных соединений биоцидного действияна основе гуанидина, изучение их свойств и биологической активности.
Материалы и методы. Новое комплексное соединение дицитратоборат гуанидиния (ДЦБГ) было синтезированопри температуре600С нагреванием на водяной бане водных растворов лимонной и борной кислот с последующим добавлениемсоли гидрохлорида гуанидина в молярных соотношениях 1:2:1, соответственно. Через5минут наблюдали кристаллизациюраствора при нормальных условиях. Кристаллы оставлялив растворе насутки, далееотделяли фильтрованием, промываливодой, спиртом, эфиром,сушилина воздухе.ДЦБГ это стабильноена воздухе (до 220оС)твердое вещество, хорошо растворимое в полярных растворителях, воде и нерастворимое в органических[2].
Элементный анализ выполняли на полуавтоматическом С, N, Hанализаторе. Бор определяли после сожжения вещества в присутствии карбоната натрия алкалиметрическим титрованием с маннитом с потенциометрическим окончанием. Термический анализ соединения выполняли на синхронном термоанализаторе NETZCHSTA 449 F1 Jupiter®. Образцы подвергались нагреву в платиновых тиглях в воздушной атмосфере со скоростью нагрева 10 оС/мин от 30 до 1000 оС. Спомощью ИКФурье спектрометра FTIR8400S«Shimadzu» регистрировали спектры в области 4000400 см1в виде таблеток с бромидом калия.Электропроводность водных растворов изучали с помощью кондуктометра К14 УПК УПИ при рабочей частоте 1 кГц. Квантовомеханические расчёты электроннопространственного строения осуществляли полуэмпирическим методом РМ3. Алгоритм расчёта реализован с помощью пакета программы HYPERCHEM 8.08 при полной оптимизации геометрии молекулы. Структура комплекса была минимизирована по энергиям ММ+методом [4].Минимальную подавляющую концентрацию соединения на дрожжеподобные грибы рода Кандида, золотистый стафилококк и кишечную палочку исследовали методом серийных разведений в мясопептонном бульоне. Данные получены в бактериологической лаборатории ГОУ ВПО ЧГМА Минздравсоцразвития России.С помощью методов биотестирования определяли токсичность синтезированного продукта. Был использован биологический метод определения экотоксикантов, описанный Вятчиной О.Ф. с соавт. [5], основанный на тестреакции пенообразования микроорганизмами Saccharomycescerevisiaeпри добавлении глюкозы к культуре. В качестве тестируемых веществ использовали растворы различной процентной концентрации (0,001; 0,01; 0,1; 1; 3): дицитратобората гуанидиния и его композитов на основе силикатного сырья Забайкалья.Композитные материалы синтезировалисогласно методу, описанному в работе Бадмаевой С.С.[6] и с применениемвоздействия на систему ультразвукав режиме стоячей волны. Сырьем быланативнаяглина месторождения Кыринского района Забайкалья. Проведенный силикатный анализ показал, что химический состав глины следующий: SiО257,96; Al2О314,88; Fe2О3 7,25; МgО 2,06; СаО 1,19; К2О 3,70; Na2О 0,62; FeО 1,44; МnО0,07; ТiО20,89; Р2О51,19; п.п.п. 8,28(масс.%).С целью улучшения взаимодействия органического и минерального компонентов глину предварительно модифицировали (многократно отмывали дистиллированной водой, удаляли карбонаты с помощью соляной кислоты, обрабатывали раствором хлорида натрия, высушивали и прокаливали). Далее получали композит двумяспособами: в первом случае в водную суспензию монтмориллонита добавляли органический компонент в соотношении 85:15 % соответственно (от массы сухой глины),перемешивали 4 часана магнитной мешалке. Осадок отделяли центрифугированием, промывали дистиллированной водой и сушили при комнатной температуре. Второй метод получения заключался в замене этапа перемешивания (4 часа) на 10ти минутную активациюультразвуком с частотой 23 кГц. Время физикохимической операцииподобралиэмпирическии обосновали методом ИКспектроскопии, определением величиныэлектропроводности синтезированныхкомпозитов[3, 7, 8].
Результаты и обсуждение. В результате изучения элементного состава нового вещества установлено соотношение компонентов, %: С 35,16;Н4,15;N9,27; В2,39.Вычислено, %: С 34,59; Н 3,99; N9,31; В 2,44.Результаты термического анализа (рис. 1) свидетельствуют, что соединение устойчиво до 220°С. В интервале от 220 до 280°С происходит интенсивное разложение вещества, сопровождаемое потерей массы до 44%. Выше 300°С продолжается горение оставшейся органической части молекулы. В остатке после прокаливания борный ангидрид В2О3, потеря массы по ТГ при 998°С составляет 81,43%.
Рисунок 1. Термограмма дицитратобората гуанидинияИКспектр соединения (рис. 2) содержит полосу поглощения при 943 см1, характерную для валентных колебаний связи ВО в боркислородном тетраэдре.Полосы поглощения в области частот 17001730 см1обусловлены валентными колебаниями С=Освязи в карбоксильной группе, связанной с атомом бора и свободной, соответственно.Полосы поглощения в области 25003000 см1и 13601460 см1 отвечают валентным колебаниям связи ОН в карбоксильной группе и деформационным колебаниям связи СН, соответственно. Валентные колебания связи СО обусловливают появление максимумов при 1065 и 1083 см1.Полосы поглощения при 1330 и 1648 см1относятся к валентным колебаниям связей СNи С=Nв структурномфрагменте гуанидина СН6N3+, соответственно. Полоса при 1584 см1принадлежит деформационным колебаниям связи NH, а в области частот 3200 3414 см1
к валентным колебаниям связи NH в СН6N3+.
Рисунок 2. ИКспектр дицитратобората гуанидинияКондуктометрические исследования водных растворов полученного соединения [9] в интервале концентраций 0,0005 0,0320 моль/л указывают, что соединений обладает величиной электропроводности, характерной для слабых электролитов (рис.3).
Рисунок 3. Зависимость электропроводности водных растворов
дицитратобората гуанидиния от концентрацииКвантовохимическое моделирование[4], результаты элементного, термического, рентгеноструктурного анализов и ИКспектроскопии подтвердили формулу CH6N3[(C6H6O7)2B](рис. 4).
Рисунок 4. Формула и пространственное строение дицитратобората гуанидинияПо сравнению с гуанидином солянокислым и ДЦБО новое соединение значительно более эффективно по силе антимикробного действия(таблица 1).Таблица 1Минимальная подавляющая концентрация дицитратобората гуанидинияи дицитратобората оксихинолиния на различные культуры микроорганизмов№п/пНазвание культурымикроорганизмаМПК (мкг/мл)ДЦБГДЦБО8оксихинолинГуанидин гидрохлорид1Кишечная палочка (АТСС 25922)0,30025015,6
2Золотистый стафилококк (25923)0,030250500,00,0903Дрожжеподобные грибы рода Кандида0,003
0,009Примечание: МПК минимальная подавляющая концентрация; ДЦБГ дицитратоборат гуанидиния; ДЦБО дицитратоборат оксихинолиния; «» исследуемое вещество не задерживало рост бактерий.Исследование строенияновых органонеорганических композитов методом ИКспектроскопии подтвердило, что данные соединения, полученные при воздействии на систему ультразвука, аналогичны синтезированнымпо стандартной методике[1,3, 8].Таким образом, полученныеданные подтверждают, что применение ультразвука в описанном режиме для процессов синтеза новых материалов является альтернативно эффективным, обоснованным,экономически выгодным, а алюмосиликатыЗабайкальяпредставляют собой прекрасное сырье для производства композиционных материалов. Изучение синтезированных веществ методом биотестирования показало, что полученное новое комплексное соединение начало проявлять свое подавляющее действие при концентрации 1 % (снижение пенообразования в 2,5 раза по сравнению с контролем) и далее оно усиливалось, причем его органонеорганические композиты характеризовались сопоставимой активностью[10]. Полученные данные подтвердили антимикробную активность ДЦБГ.Заключение. Новое координационноесоединение дицитратоборат гуанидиния обладаетбиоцидной активностью, является сочетаемым компонентом с минеральным сырьем.Синтезированныйкомпозитный материална основе монтмориллонита регионального происхождения и ДЦБГ имеет потенциально большую область использованияза счетсочетаниясорбционных и антимикробных свойств(повышениекачестваприродных, бытовых, сточных вод, водоподготовки для бассейнов, водохранилищ, очистки почвы,а также для борьбы с биологической коррозией различных материалов).
Ссылки на источники1.Бурнашова Н.Н., Тютрина С.В., Кузнецова Н.С. Синтез и применение в промышленности органонеорганических нанокомпозиционных материалов // Кулагинские чтения: материалы ХI Международ. науч.практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2011. Ч. IV. С.156158.2.Бурнашова Н.Н., Кузнецова Н.С., Тютрина С.В. Синтез, исследование биоцидной активности комплексных солей гуанидиния и создание композитов на их основе // Наукоемкие химические технологии2012: материалы ХIV междунар.научнотехнической конф. Москва: Издво МИТХТ, 2012. С. 391.3.Бадмаева С.В. Синтез Alи Fe/Alинтеркалированных монтмориллонитов и исследование их физикохимических свойств: автореф. дис. … канд. хим. наук: 02.00.04. Иркутск:БИП СО РАН, 2005. 22 с. 4.Тютрина С.В., Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н. Спектральная характеристика силикатов Забайкальского края и композитов на их основе, полученных при воздействии ультразвуковых колебаний // Фундаментальные исследования. Москва. 2012. № 9. С. 460464. 5.Вятчина О.Ф., Жданова Г.О. Новая тестреакция для определения некоторых классов загрязнителей в окружающей среде // Известия Иркутской государственной экономической академии. Иркутск, 2011. № 1. 0,12 п.л. URL: http://www.eizvestia.isea.ru/reader/article.aspx?id=7568. Гос. рег. Эл № ФС7751563. ISSN 20720904. [Дата обращения 12.02.2013].6.Патент 2474584 Российская федерация, МПК С07F5/02 А61К 31/69. Дицитратоборат гуанидиния, проявляющий антимикробные свойства / Н.Н. Бурнашова, А.Н. Хатькова, С.В. Тютрина, О.Н. Дабижа, Н.С. Кузнецова; патентообладатель ФГБОУ ВПО "ЗабГУ". № 2011149519/04; заявл. 05.12.2011; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4. 7 с.:ил.7.Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н., Дабижа О.Н., Тютрина С.В. Синтез и исследование новых экологически безопасных гуанидинсодержащих нанокомпозитных материалов на основе силикатного сырья Забайкалья // Байкальский материаловедческий форум: материалы всерос. науч. конф. с междунар. участием. УланУдэ: Издво БНЦ СО РАН, 2012. С. 9395.8.Бурнашова Н.Н., Дабижа О.Н. Синтез и структура дицитратобората гуанидиния // Ученые записки. Серия Естественные науки. Чита: ЗабГГПУ, 2012. № 1 (42). С. 170175.9.Тютрина С.В., Кузнецова Н.С. Изучение электропроводности дицитратобората глициния кондуктометрическим методом // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов: сборник статей ХIII Международ. науч.практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2013. Ч. 5. С. 9195.10.Кузнецова Н.С., Бурнашова Н.Н., Тютрина С.В. Изучение токсичности дицитратобората гуанидиния и некоторых других соединений методом биотестирования // Проблемы устойчивого развития региона: материалы VIIшколысеминара молодых ученых России. УланУдэ: БИП СО РАН, 2013. С. 277279.
KuznetsovаNadezda Sergeevna,Сandidate of biological sciences, assistant professor of chemistry Energy Department, Transbaikal State University, Chita. Burnashova Natalia Nikolaevna,seniorlecturer, department of Energy department of chemistry, Transbaikal State University, Chita. Tyutrina Svetlana Vladlenovna,
candidate of engineering sciences, assistant professor of chemistry Energy Department, Transbaikal State University, Chita. New guаnidincontaining compounds with biocidal active: synthesis and prospects of studyAbstract.Synthesized a new complex compound ditsitratoborat guanidiniumstudied its composition, structure , physical and chemical properties using IR spectroscopy , thermal , Xray diffraction and elemental analysis , conductivity , quantumchemical modeling . Proven biocidal activity against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, yeasts bioassay methods . On the basis of silicate (clay) and the TransBaikal Territory materials synthesized coordination compound obtained organicinorganic composites in various ways ( using mechanical activation and ultrasonic vibrations ) , studied its properties. The present invention extends the range of antiseptic preparations , the resulting composite is promising a wide range of applications due to their sorption properties and biocidal activity : qualitative improvement of natural , domestic, wastewater , swimming pools, reservoirs , soil objects .Key words:ditsitratoborat guanidinium, physicochemical and biocidal properties, composites, silicate raw Transbaikalian, ultrasonic vibrations.
