Влияние некоторых параметров растворителей на растворимость производных сульфонилмочевины

Широкое изучение сульфонилмочевинных препаратов началось с 80-х годов прошлого столетия всвязи с возможностью их широкого применения в сельском хозяйстве, экологии, медицине. Исследования этих веществ, направленные на увеличение сферы применения и улучшение их препаративных форм, актуальны и в настоящее время [1, 2].

Важным свойством производных сульфонилмочевины является их растворимость. Для рационального выбора направлений исследования межмолекулярных взаимодействий в жидкостях, необходимы знания о природе жидкого состояния. Анализ литературы, посвященной исследованиям жидких систем, свидетельствует о том, что большинство исследователей пользуются квазикристаллическим подходом [3-4]. Целесообразность данного подхода подтверждается многочисленными результатами, полученными с использованием рентгеноструктурного анализа. Данный подход, по-видимому, наиболее пригоден и для исследования смесей растворителей, используемых нами в качестве подвижных фаз, так как известно, что в данных системах при растворении различных соединений происходит процесс сольватации.

Для изучения влияния межмолекулярных взаимодействий в объеме подвижной фазы (ПФ) на хроматографирование производных сульфонилмочевины, нам представлялось целесообразным выделить следующие направления исследований:

изучение растворимости соединений исследуемого ряда в смесях растворителей используемых в качестве ПФ с различным содержанием полярных компонентов, для определения комплексного проявления происходящих межмолекулярных взаимодействий;

проведение исследований изменения концентрации ассоциативных образований различной стехиометрии при добавлении полярного растворителя, вследствие процесса сольватации;

проведение исследований роли локальных и объемных межмолекулярных взаимодействий, исходя из квазикристаллических представлений о структуре жидкостей.

Изучение растворимости производных сульфонилмочевины проводилось для смесей растворителей с одним неполярным апротонным растворителем – гексаном, являющимся универсальным сольватирующим компонентом с относительно слабым взаимодействием. Предполагалось, что между гексаном, с одной стороны, и компонентами смеси, с другой, полностью отсутствуют какие-либо специфические взаимодействия. Растворимость производных сульфонилмочевины изучалась методом изотермического насыщения при температуре 293 К, с жидкостнохроматографическим контролем концентрации исследуемых соединений [5-

6]. Погрешность измерения составляла ≤ 5%. Полученные зависимости растворимости производных сульфонилмочевины от содержания полярного компонента в смесях ПФ представлены на рис. 1.

Установлено, что растворимость производных сульфонилмочевины в спиртах примерно на порядок меньше, чем в остальных растворителях. Кроме того, полученные зависимости при использовании спиртов имеют линейный характер (кроме н-бутанола), а для остальных растворителей отличаются от линейности (табл. 1 и рис. 1).

Таблица 1. Статистические параметры линейной зависимости растворимости сульфонилмочевин от содержания полярного компонента в

ПФ. ( n=3, P=0,95 )

Соединение	Полярный компонент	Коэф-фициент детерми-нации	Значение F-критерия	Уро-вень значимости
O O CH 3          O CH OO  N     3 OS N ON        N S        CH3 N O          3       CH (трибенурон-метил)	метилэтилкетон	0,90	66,5	0,00
	диоксан	0,84	15,8	0,03
	хлороформ	0,67	16,4	0,00
	метиленхлорид	0,68	8,5	0,04
	тетрагидрофуран	0,95	55,8	0,01
	изопропанол	0,97	154,1	0,00
	изоамиловый спирт	0,98	148,4	0,00
	н-бутанол	0,77	9,9	0,05
O O CH 3           CH а SO NNSN CH 3 H SH  HN O             CH (сульфомету-ронметил)	хлороформ	0,95	110,3	0,00
	метиленхлорид	0,78	18,1	0,00
	изоамиловый спирт	0,96	53,6	0,02
	н-бутанол	0,77	10,4	0,05
Cl                 O CH 3 ON OS   ON^ „N SH   HN O             CH (хлорсульфурон)	метилэтилкетон	0,85	11,8	0,07
	диоксан	0,89	16,5	0,05
	изопропанол	0,93	27,3	0,03

При изучении влияния на растворимость свойств среды, использовался подход, предложенный Коппелем И.А. и Пальмом В.А [7-8]. Согласно их положениям, при определенном упрощении процесса, происходящие сольватационные явления обусловлены разными независимыми свойствами среды. Специфическая сольватация между молекулами растворителя и растворенного вещества обусловлена двумя свойствами – общими кислотностью и основностью растворителей.

Рис. 1. Зависимость растворимости трибенуронметила (а), хлорсульфурона (б) и сульфометуронметила (в) от содержания полярного компонента в смесях растворителей гексан – п лярный компонент (Т=293 К)

Неспецифическая сольватация, с точки зрения электростатического подхода, определяется зависимостями от диэлектрической проницаемости и

а

б

в

показателя преломления. Постоянные использованных растворителей представлены в табл. 2.

Таблица 2. Физико-химические параметры растворителей (полярность ( Y ), поляризуемость ( Р ), параметр общей кислотности (электрофильности) ( Е ), общей основности (нуклеофильности) ( В ) растворителей) [9]

Растворитель	Y	Р	Е	В
метанол	0,4774	0,27671	14,90	218
этанол	0,4698	0,29909	11,60	235
бутанол	0,4574	0,32381	10,30	231
изопропанол	0,4601	0,30961	8,70	236
изобутанол	0,4588	0,32163	7,40	230
метиленхлорид	0,4217	0,33982	2,70	23
хлороформ	0,3587	0,33570	3,28	14
диоксан	0,2231	0,33845	4,20	237
тетрагидрофуран	0,4049	0,32916	0	287
метилэтилкетон	0,4605	0,31040	2,00	209
ацетонитрилл	0,4803	0,28568	5,20	160
гексан	0,1862	0,30810	0	0

Для исследования влияния на величину растворимости, представленных в табл. 2 свойств, использован метод пошаговой регрессии. В качестве зависимых переменных использовались значения растворимости в индивидуальных растворителях. В результате установлено отсутствие значимой регрессии (для всех зависимостей уровень значимости критерия F-Фишера больше 0,05) растворимости производных сульфонилмочевины, по отношению ко всем исследуемым растворителям. По-видимому, это свидетельствует о различных механизмах сольватации. В связи с этим, протонные растворители были выделены в отдельную группу. Для определения степени влияния параметров независимых переменных, входящих в корреляционные уравнения, проведена стандартизация их значений. В результате расчетов определены наиболее значимые факторы, представленные в регрессионных уравнениях:

RAS (трибенуронметил)= 12,67 + 2,17Р (r=0,944; F=24,7; р=0,016; n=6),

RAS (хлорсульфурон)= 13,63 + 2,48B (r=0,998; F=689,8; р=0,001; n=4), ( 2 ) RAS (сульфометуронметил) спирты = 0,80 +1,18Y (r=0,994; F=239,8; р=0,001; n=5), ( 3 )

RAS (сульфометуронметил) спирты = 1,16 + 0,77 Е (r=0,936; F=21,4; р=0,019; n=5), ( 4 )

RAS (хлорсульфурон) спирты = 7,48 + 1,68 ⋅ Е (r=0,946; F=25,7; р=0,015; n=5),

RAS (хлорсульфурон)спирты= 5,38 + 6,78⋅Y (r=0,945; F=25,2; р=0,015; n=5), (6), где: RAS – растворимость анализируемого соединения;

E – кислотность растворителя;

• Y - полярность растворителя;

Р – поляризуемость растворителя;

В – основность растворителя;

р – уровень значимости критерия F-Фишера.

Уравнения ( 1-6) показывают, что величину растворимости производных сульфонилмочевины определяют процессы как специфической, так и неспецифической сольватации. При специфической сольватации в исследованных растворителях, соединениям исследуемого ряда свойственно проявление как электрофильных, так и нуклеофильных свойств.

Растворимость производных сульфонилмочевины в спиртах, определяется параметрами кислотности и полярности данных растворителей ( 1-6 ) (рис. 2). Видно (рис. 2), что специфическая сольватация производных сульфонилмочевины, достаточно хорошо описывается изменением параметра кислотности спиртов, то есть в данных растворителях исследуемые соединения выступают, в основном, в качестве нуклеофильных

Рис. 2. Зависимость растворимости хлорсульфурона ( а ) и сульфометуронметила ( б ) от кислотности спирта

Таким образом, результаты проведенных исследований влияния свойств среды не противоречат тому, что величину растворимости производных сульфонилмочевины определяют процессы как специфической, так и неспецифической сольватации. Специфическая сольватация соединений исследуемого ряда в спиртах, обусловлена общей кислотностью растворителя.