ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕЛЕНИТА НАТРИЯ С ГИДРОКСИМЕТАНСУЛЬФИНАТОМ НАТРИЯ И ДИОКСИДОМ ТИОМОЧЕВИНЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Аннотация
Изучено взаимодействие селенита натрия с гидроксиметансульфинатом (ГМС) натрия и диоксидом тиомочевины (ДОТМ) в водных растворах различной кислотности. Показано, что промежуточным продуктом восстановления селенита является селен, конечным – селенид. Определены условия (pH, концентрации и соотношение реагентов) получения селена и селенида. Установлено, что размер частиц селена, получаемого при взаимодействии гидроксиметансульфината и селенита натрия, зависит, прежде всего, от pH раствора, концентраций реагентов и их соотношения, а также времени выдержки реакционной системы. Оптимальными для получения селена с размерами частиц около 100 нм с использованием ГМС являются близкие к нейтральным водные растворы, время выдержки растворов – около 10 мин, при выдержке в течение нескольких часов получен селен с размерами частиц около 500 нм. Слабокислые водные растворы являются наиболее предпочтительными для получения селенидов; их синтезу способствует также избыток гидроксиметансульфината натрия. Предложен механизм процесса восстановления селенита гидроксиметансульфинатом натрия, включающий стадии распада ГМС с образованием активного восстановительного агента – сульфоксилата и его взаимодействия с селенитом и селеном. В отличие от реакции ГМС с селенитом, его взаимодействие с диоксидом тиомочевины в слабокислых и нейтральных растворах при комнатной температуре не протекает. Селенит восстанавливается лишь в щелочных растворах, промежуточным продуктом редокс реакции является селен, конечным – селенид. Независимо от соотношения концентраций ДОТМ и селенита, при его восстановлении диоксидом тиомочевины частицы селена относительно большого размера (300-500 нм) получить не удалось, поскольку агрегирование частиц происходит медленнее, чем восстановление до селенида. Показано, что, как и при восстановлении гидроксиметансульфинатом, во взаимодействии с селенитом и селеном участвует продукт распада ДОТМ – сульфоксилат.
Литература
Reich H.J., Hondal R.J. Why Nature Chose Selenium. ACS Chem. Biol. 2016. V. 11. N 4. P. 821-841. DOI: 10.1021/acschembio.6b00031.
Cupp-Sutton K.A., Ashby M.T. Biological Chemistry of Hydrogen Selenide. Antioxidants. 2016. V. 5. N 4. DOI: 10.3390/antiox5040042.
Selinus O. Selenium Deficiency and Toxicity in the Environ-ment. Essentials of Medical Geology. Dordrecht: Springer Netherlands. 2013. 805 p.
Cui Y., Lieber C.M. Functional nanoscale electronic devices assembled using silicon nanowire building blocks. Science. 2001. V. 291. N 5505. P. 851-853. DOI: 10.1126/science.291.5505.851.
Khurana A., Tekula S., Saifi M.A., Venkatesh P., Godugu C. Therapeutic applications of selenium nanoparti-cles. Biomed. Pharmacother. 2019. V. 111. P. 802-812. DOI: 10.1016/j.biopha.2018.12.146.
Poluboyarinov P.A., Elistratov D.G., Shvets V.I. Metabolism and mechanism of toxicity of selenium-containing drugs used to correct deficiency of the microelement selenium. Tonkie Khim. Tekhnol. 2019. V. 14. N 1. Р. 5-24 (in Rus-sian). DOI: 10.32.362/2410-6593-2019-14-1-5-24.
Liang L., Jiang X., Yang W., Huang Y., Guan X., Li L. Kinetics of selenite reduction by zero-valent iron. Desalin. Water Treat. 2015. V. 53. P. 2540-2548. DOI: 10.1080/19443994.2013.862868.
Pettine M., Gennari F., Campanella L. The reaction of selenium (IV) with ascorbic acid: its relevance in aqueous and soil systems. Chemosphere. 2013. V. 90. N 2. P. 245-250. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2012.06.061.
Dereven’kov I.A., Salnikov D.S., Makarov S.V. Interaction between superreduced cobalamin and selenite. Russ. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 91. P. 2404-408. DOI: 10.1134/S003602441711005X.
Geoffroy N., Demopoulos G.P. Reductive Precipitation of Elemental Selenium from Selenious Acidic Solutions Using Sodium Dithionite. Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. N 23. P. 10240-10246. DOI: 10.1021/ie9008502.
Ball S., Milne J. Studies on the interaction of selenite and selenium with sulfur donors. Part 3. Sulfite. Can. J. Chem. 1995. V. 73. N 5. P. 716-724. DOI: 10.1139/v95-091.
Kice J.L., Lee T.W.S., Pan S.-T. Mechanism of the reaction of thiols with selenite. J. Am. Chem. Soc. 1980. V. 102. N 13. P. 4448-4455. DOI: 10.1021/ja00533a025.
Kessi J., Hanselmann K.W. Similarities between the Abiotic Reduction of Selenite with Glutathione and the Dissimilatory Reaction Mediated by Rhodospirillum rubrum and Escherichia coli. J. Biol. Chem. 2004. V. 279. N 49. P. 50662-50669. DOI: 10.1074/jbc.M405887200.
Gennari F., Sharma V.K., Pettine M., Campanella L., Millero F.J. Reduction of selenite by cysteine in ionic media. Geochim. Cosmochim. Acta. 2014. V. 124. P. 98-108. DOI: 10.1016/j.gca.2013.09.019.
Dereven’kov I.A., Molodtsov P.A., Makarov S.V. Kinetic and mechanistic studies of the first step of the reaction between thiols and selenite. Reac. Kinet. Mech. Cat. 2020. V. 131. P. 555-566. DOI: 10.1007/s11144-020-01877-7.
Makarov S.V., Horváth A.K., Silaghi-Dumitrescu R., Gao Q. Sodium Dithionite, Rongalite and Thiourea Oxides. Chemistry and Application. Singapore: World Scientific. 2016. 219 p. DOI: 10.1142/q0028.
Naidenko E.V., Makarov S.V., Pokrovskaya E.A., Nikulin A.M. Modification of chitosan with thiourea dioxide. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 1. P. 73-78 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216401.6282.
Makarov S.V., Horváth A.K., Silaghi–Dumitrescu R., Gao Q. Recent Developments in the Chemistry of Thiourea Oxides. Chem. Eur. J. 2014. V. 20. N 4. P. 14164-14176. DOI: 10.1002/chem.201403453.
Ali R. New Dimensions in Rongalite Chemistry: The Land of Opportunities in Organic Synthesis and Material Sciences. Chem. Select. 2020. V. 5. N 34. P. 10795-10815. DOI: 10.1002/slct.202002878.
Makarov S.V., Horváth A.K., Makarova A.S. Reactivity of small oxoacids of sulfur. Molecules. 2019. V. 24. N 15. 2768. DOI: 10.3390/molecules24152768.
Makarov, S.V., Pokrovskaya, E.A., Salnikov, D.S., Amanova, A.V. Influence of L-cysteine and N-acetyl-L-cysteine on reducing activity of thiourea dioxide in aqueous solutions. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 10. P. 4-10 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206310.6257.
Arellano O., Rojas-Hernandez A.G., Gómez-Fuentes R., Ochoa-Landin R., Berman-Mendoza D., Mendivil-Reynoso T., Ramírez-Rodríguez L.P., Castillo S.J. Novel synthesis of SrSe by reduction of selenium into rongalite solutions. J. Ovonic. Res. 2014. V. 10. N 2. P. 55-59.
Jiang F., Cai W., Tan G. Facile Synthesis and Optical Properties of Small Selenium Nanocrystals and Nanorods. Nanosc. Res. Lett. 2017. V. 12. P. 401-406. DOI: 10.1186/s11671-017-2165-y.
Lin Z.-H., Wang C.R.C. Evidence on the size-dependent absorption spectral evolution of selenium nanoparticles. Mat. Chem. Phys. 2005. V. 92. N 2-3. P. 591-594. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2005.02.023.
