УСТОЙЧИВОСТЬ КОМПЛЕКСОВ КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ С СУКЦИНАТ И МАЛЕАТ ИОНАМИ, ИССЛЕДОВАННАЯ МЕТОДАМИ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ, UV-VIS СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ И КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
Аннотация
В данной работе методом UV-Vis спектрофотометрии были изучены состав и устойчивость координационных соединений ионов никеля (II) и кобальта (II) с сукцинат-ионом (L2–) и малеат-ионом (Y2–) в водных растворах этанола с концентрацией этанола в диапазоне 0,0 – 0,3 мол. д., при ионной силе 0,1, поддерживаемой перхлоратом натрия. Результаты показали, что устойчивость монолигандных комплексов ионов Ni2+ и Co2+ с сукцинат-ионом и малеат-ионом увеличивается с ростом содержания этанола в растворителе. Это может быть связано, в основном, с изменением в сольватном состоянии лиганда при увеличении концентрации этанола в растворителе. Во всех исследованных составах водно-этанольных растворителей ион Co2+ образует менее устойчивые комплексы, чем ион Ni2+, что соответствует ряду Ирвинга-Уильямса, установленному для водных растворов. Полученные в данной работе результаты были сопоставлены с представленными в литературе результатами для родственных соединений. Влияние изменения состава растворителя на структуру, заряд, общую энергию электронов и свободную энергию Гиббса было изучено с использованием уровней теории DFT и MP2 с использованием модели поляризуемого континуума (PCM). Результаты, полученные в этой статье методом UV-Vis спектрофотометрии, и теоретические расчеты были проанализированы совместно с результатами потенциометрического титрования, полученными нами ранее для координационных ионов никеля (II) и кобальта (II) с сукцинат-ионом и малеат-ионом в водных растворах этанола. Показано, что результаты теоретических расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Для цитирования:
Чан Тхи Зьеу Тхуан, Чан Динь Фьен, Тукумова Н.В., Усачева Т.Р. Устойчивость комплексов кобальта и никеля с сукцинат и малеат ионами, исследованная методами потенциометрического титрования, UV-Vis спектрофотометрии и квантово-химических расчетов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 4. С. 6-16. DOI: 10.6060/ivkkt.20246704.6955.
Литература
Sharnin V.A., Usacheva T.R., Kuz’mina I.A., Gamov G.G., Aleksandriiskii V.V. Complex formation in non-aqueous media: A solvation approach to describing the role of the solvent. M.: Lenand. 2019. 304 p. (in Russian).
Sharnin V.A. Regularities of water-organic solvents influence on reaction thermodynamics of complexation. Zhurn. Obshch. Khim. 1994. 69. P. 1421-1429 (in Russian).
Tukumova N.V., Usacheva T.R., Chan Tkuan, Sharnin V.A. Stability of coordination compounds of cobalt(II) ion with anion of maleic acid in waterethanol solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2012. V. 55. N 9. P. 16-19 (in Russian).
Tukumova N.V., Usacheva T.R., Chan Tkuan, Sharnin V.A. The influence of composition of waterethanol sol-vent on the stability of complexes of maleic acid with nikel(II) ion. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2011. V. 54. N 4. P. 34-36 (in Russian).
Tukumova N.V., Usacheva T.R., Chan Tkhi Z’eu Thuan, Sharnin V.A. Stability of coordination compouds of Со2+ и Ni2+ ions with maleic aicd anion in aqueous isopropanol solutions. Zhurn. Neorg.Khim. 2014. V. 59. P. 281-285 (in Russian). DOI: 10.1134/S003602361402020X.
Tukumova N.V., Belova N.V., Usacheva T.R., Tran Thi Dieu Thuan. Structural – thermodynamic characteristic of maleic acid in water – organic solvents. Russ. J. Phys. Chem. A. 2021. V. 95. P. 1342-1349. DOI: 10.1134/S0036024421 070268.
Tukumova N.V., Belova N.V., Usacheva T.R., Tran Thi Dieu Thuan. Effect of the composition of mixed aqueous organic solvents on the stability of copper (II) complexes with anions of succinic and maleic acids. Russ. J. Phys. Chem. A. 2021. 95. P. 292-297. DOI: 10.1134/S0036024421020278.
Usacheva T.R., Gamov G.A., Kuranova N.N., Zava-lishin M.N., Kabirov D.N., Alister D.A., Grazhdan K.V., Gushchina A.S., Isaeva V.A., Kashina O.V., Kuzmina I.A., Tukumova N.V., Sharnin V.A. Thermo-dynamics of intermolecular interaction reactions of bio-molecules in water and water-organic solvents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 59-75 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607. 6842j.
Vogt N., Abaev M.A., Rykov A.N., Shishkov I.F. Determination of molecular structure of succinic acid in a very complex conformational landscape: Gas-phase elec-tron diffraction (GED) and ab initio studies. J. Molec. Struct. 2011. V. 996(1). P. 120-127. DOI: 10.1016/j.molstruc.2011.04.034.
Price D.J., Roberts J.D., Jorgensen W.L. Conformational complexity of succinic acid and its monoanion in the gas phase and in solution: Ab initio calculations and Monte Carlo simulations. J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120(37). P. 9672-9679. DOI: 10.1021/ja9812397.
Nguyen T.H., Hibbs D.E., Howard S.T. Conformations, energies, and intramolecular hydrogen bonds in dicar-boxylic acids: implications for the design of synthetic dicarboxylic acid receptors. J. Comput. Chem. 2005. V. 26(12). P. 1233-1241. DOI: 10.1002/jcc.20259.
Lucks C., Rossberg A., Tsushima S., Foerstendorf H., Scheinost A.C., Bernhard G. Aqueous uranium (VI) complexes with acetic and succinic acid: speciation and structure revisited. Inorg. Chem. 2012. V. 51(22). P. 12288-12300. DOI: 10.1021/ic301565p.
Jacobsen G.M., Yang J.Y., Twamley B., Wilson A.D., Bullock R.M., DuBois M.R., DuBois D.L. Hydrogen production using cobalt-based molecular catalysts containing a proton relay in the second coordination sphere. Energy Environ. Sci. 2008. V. 1(1). P. 167-174. DOI: 10.1039/b805309j.
Wiedner E.S., Yang J.Y., Dougherty W.G., Kassel W.S., Bullock R.M., DuBois M.R., DuBois D.L. Comparison of cobalt and nickel complexes with sterically demanding cyclic diphosphine ligands: electrocatalytic H2 production by [Co(PtBu2NPh2)(CH3CN)3](BF4)2. Organ-ometallics. 2010. V. 29(21). P. 5390-5401. DOI: 10.1021/om100395r.
Aromí G., Batsanov A.S., Christian P., Helliwell M., Parkin A., Parsons S., Smith A.A., Timco G.A., Winpenny R.E. Synthetic and structural studies of co-balt–pivalate complexes. Chem.-A Eur. J. 2003. V. 9(20). P. 5142-5161. DOI: 10.1002/chem.200304993.
Ghosh A., Wondimagegn T., Parusel A.B. Electronic structure of gallium, copper, and nickel complexes of corrole. High-valent transition metal centers versus non-innocent ligands. J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122(21). P. 5100-5104. DOI: 10.1021/ja9943243.
Fukui H., Kishi R., Minami T., Nagai H., Takahashi H., Kubo T., Kamada K., Ohta K., Champagne B., Botek E., Nakano M. Theoretical study on second hyperpolar-izabilities of singlet diradical square planar nickel com-plexes involving o-semiquinonato type ligands. J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112(36). P. 8423-8429. DOI: 10.1021/jp804400s.
Güveli Ş., Özdemir N., Bal-Demirci T., Ülküseven B., Dinçer M., Andaç Ö. Quantum-chemical, spectroscopic and X-ray diffraction studies on nickel complex of 2-hydroxyacetophenone thiosemicarbazone with tri-phenylphospine. Polyhedron. 2010. V. 29(12). P. 2393-2403. DOI: 10.1016/j.poly. 2010.05.004.
Numan A.T., Sultan K.M., Abdullah A.S. Complexeation behavior of CoII, NiII, CuII, ZnII, and CdII ions toward schiff base derived from 2, 4-dihydroxy benzal-dehyde and O-phenylene diamine. Ibn AL-Haitham Jour-nal For Pure and Applied Sciences. 2017. V. 22(3). https://jih.uobaghdad.edu.iq/index.php/j/article/view/1171.
Reikhsfel’d V.O., Ruban V.L., Saratov I.E., Korol’ko V.V. Laboratory Practice in Basic Organic Synthesis Technology. M.: Khimia. 1966. 320 p. (in Russian).
Borodin V.A., Kozlovskii E.V., V.P. Vasil’ev. Computer analysis of results from potentiometric study in solutions. Zhurn. Neorg. Khim. 1986. V. 31, P. 10-16. (in Russian)
Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Montgomery Jr. J.A., Vreven T., Kudin K.N., Burant J.C., Millam J.M., Iyengar S.S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G.A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J.E., Hratchian H.P., Cross J.B., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R.E., Yazyev O., Austin A.J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Ayala P.Y., Morokuma K., Voth G.A., Salvador P., Dannenberg J.J., Zakrzewski V.G., Dapprich S., Daniels A.D., Strain M.C., Farkas O., Malick D.K., Rabuck A.D., Raghavachari K., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cui Q., Baboul A.G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B.B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R.L., Fox D.J., Keith T., Al-Laham M.A., Peng C.Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P.M.W., Johnson B., Chen W., Wong M.W., Gonzalez C., Pople J.A. Gaussian 09, Revision D.01. Gaussian, Inc. Pittsburgh PA. 2009.
Glendening E.D., Badenhoop J.K., Reed A.E., Carpen-ter J.E., Bohmann J.A., Morales C.M., Weinhold F. NBO 5.0. http://www.chem.wisc.edu/~nbo5
Tukumova N.V., Thuan Tran Thi Dieu, Usacheva T.R., Koryshev N.E., Sharnin V.A. Stability of coordination compounds of Ni2+ and Co2+ ions with succinic acid anion in water ethanol solvents. Russ. J. Phys. Chem. 2017. V. 91(4). P. 662-666. DOI: 10.1134/S003602441704029X.
Nevsky A.V., Shormanov V.A., Krestov G.A. Thermodinamic study of complexation reactions of metal nikel (II) ion with ethylendiamine in water-ethanol solutions. Koord. Khim. 1989. V. 15. P. 1576-1580 (in Rus-sian).
Isaeva V.A., Sharnin V.A., Shormanov V.A. Thermo-dynamics of Nickel(II) Acetate complexes in some aque-ousorganic solvents. Zhurn. Fiz. Khim. 1998. V. 72. P. 1985-1988. (in Russian).
El-Sherif Ahmed A. Synthesis, Solution Equilibria and Antibacterial Activity of Co(II) with 2-(aminomethyl)-Bezinmidazole. J. Solution Chem. 2010. V. 39. P. 1562–1581. DOI: 10.1007/s10953-010-9593-y.
Krestov G.A., Sormanov V.A., Afanasyev V.N. Stability of complex of mono-amonia with nickel ion in aqueous solutions of methanol, ethanol and isopropanol. Zhurn. Neorg. Khim. 1976. V. 21. P. 738-741 (in Russian).
