ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЗОМЕТИНОВОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ 1-НАФТИЛАМИНА И ЗАМЕЩЕННОГО БЕНЗАЛЬДЕГИДА

STUDY OF THE PROPERTIES OF AN AZOMETHINE COMPOUND BASED ON 1-NAPHTHYLAMINE AND SUBSTITUTED BENZALDEHYDE

Mikhail Kulikov

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Chemical Technology and Ecology of the Berezniki Branch of Perm National Research Polytechnic University

Russia, Berezniki

АННОТАЦИЯ

Конденсацией 1-нафтиламина и 3-нитро-4-бромбензальдегида с высоким выходом синтезировано азометиновое соединение лимонно-желтого цвета. Для соединения получены данные ИК Фурье и Uv-Vis спектроскопии. Изучено влияние скорости нагрева на значение температуры плавления синтезированного вещества. Установлено, что в интервале скоростей нагрева от 1 до 20 °С/мин данная зависимость носит линейный характер. По результатам дифференциально-термического анализа дана оценка термостабильности азометинового соединения.

ABSTRACT

A lemon-yellow azomethine compound was synthesized in high yield by condensation of 1-naphthylamine and 3-nitro-4-bromobenzaldehyde. Fourier transform infrared (FTIR) and UV-Vis spectroscopy data were obtained for the compound. The effect of heating rate on the melting point of the synthesized compound was studied. This relationship was found to be linear over a heating rate range of 1 to 20 °C/min. The thermal stability of the azomethine compound was assessed using differential thermal analysis.

Ключевые слова: замещенный бензальдегид, 1-нафтиламин, азометиновое соединение, ИК-Фурье спектроскопия, спектроскопия Uv-Vis, дифференциально-термический анализ.

Keywords: substituted benzaldehyde, 1-naphthylamine, azomethine compound, FTIR spectroscopy, Uv-Vis spectroscopy, differential thermal analysis.

Азометиновые соединения привлекают внимание исследователей своими уникальными свойствами. Близость строения с природными биологически активными веществами обусловила их применение в фармацевтике и медицине [1-5]. Азометиновые соединения предложены в качестве добавки для резиновых смесей [6], выполняют роль лигандов при получении металлических комплексов [7,8] и используются в исследовательской практике [9,10]. Таким образом, исследование свойств азометиновых производных является актуальным и перспективным направлением.

В качестве объекта для исследования в представленной работе выбрано азометиновое соединение (I), полученное по следующей схеме.

3-Нитро-4-бромбензальдегид растворили при нагревании и перемешивании в изопропиловом спирте (ИПС). К горячему раствору добавили соответствующее количество 1-нафтиламина в твердом виде. После растворения амина практически сразу произошло выделение продукта конденсации. После охлаждения смеси его отфильтровали, промыли ИПС и высушили. Получили продукт лимонно-желтого цвета с выходом 90 %. Для идентификации вещества использовали комплекс спектральных методов.

ИК спектр продукта (I) измерен в твердом образце с бромидом калия. Его интерпретацию провели с использованием общедоступных литературных источников. Спектр содержит следующие полосы, отвечающие колебаниям структурных элементов молекулы (см^–1): 3062 (n ar C–H); 2884 (n C–H СН=N); 1624 (n C=N); 1599, 1470 (ar C=C, C–C); 1527 (n as NO₂); 1339 (n sy NO₂); 1084 (n С–Br); 887, 833, 692 (oop d C–H 1,2,4-замещение).

Спектры Uv-Vis получены в растворах соединения в ИПС и концентрированной H₂SO₄. Спектр в ИПС имеет две полосы поглощения при 303 и 366 нм (рис. 1). Коротковолновая полоса соответствует p®p* электронным переходам с участием заместителей бензольного фрагмента. Длинноволновая полоса отвечает за p®p* электронные переходы в пределах общего хромофора молекулы. Спектр в серной кислоте также имеет две полосы при 308 и 438 нм. Изменение природы растворителя незначительно сказывается на положении коротковолнового максимума. В то же время длинноволновый максимум батохромно смещается. Это может служить подтверждением приведенного отнесения полос.

Рисунок 1. Спектры Uv-Vis: 1 – ИПС; 2 – H₂SO₄

Для органических соединений важной характеристикой является температура плавления. При ее установлении определяющую роль играет скорость нагрева образца. В этой связи было целесообразным оценить влияние скорости нагрева на значение температуры плавления синтезированного азометинового соединения. Исследование проводилось при следующих скоростях нагрева образца: 1, 5, 10, 15, 20 °С/мин. Для каждой скорости проведено три параллельных определения. Результаты в виде средних значений представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Значения температуры плавления азометинового соединения

По полученным данным построена зависимость Т_пл = f (W_нагр), представленная на рис. 2.

Рисунок 2. Обработка экспериментальных данных

Полученная зависимость носит линейный характер, а высокий коэффициент аппроксимации указывает на достоверность результатов. Таким образом, используя полученное кинетическое уравнение Т_пл = 0,4202×W_нагр + 126,38, можно рассчитать температуру плавления для синтезированного продукта при любой скорости нагрева из диапазона от 1 до 20 °С/мин.

Термостабильность синтезированного азометинового соединения изучили по данным дифференциально-термического анализа (ДТА). Анализ проведен в температурном интервале 20-500 °С при скорости нагрева пробы 10 °С/мин. На термограмме проявляются три термоэффекта (рис. 3). Первый термоэффект имеет эндотермический характер с пиком 126 °С и теплотой 0,02 Дж и соответствует плавлению вещества. Данное значение хорошо коррелирует с температурой плавления, определенной традиционным методом при одинаковой скорости нагрева. Второй и третий термоэффекты имеют экзотермический характер с пиками 192 и 281 °С и теплотами 0,138 и 0,105 Дж соответственно. Данные пики характеризуют ступенчатое окислительное разложение продукта с образованием в конечном итоге аморфного углерода.

Рисунок 3. Результаты ДТА

Список литературы:

1. Synthesis and antibacterial profile of novel azomethine derivatives of β-phenylacrolein moiety / S. Chigurupati [et al.] // Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 2016. Vol.15. Iss.4. P.821-826.
2. Abd-Ali H.H., Al-Salami B.K., Abd M.A. Synthesis, Characterization And Antibacterial studies of some Azomethine and Azo-Compound Derivatives of selected Sulfa Drugs // SSRG International Journal of Applied Chemistry. 2020. Vol.7. Iss.2. P.32-47.
3. Synthesis and studies of antimicrobial activity of azomethine crown ether derivatives and their copper complexes / N.Yu. Sadovskaya [et al.] // Russian Chemical Bulletin. 2022. Vol.71. №6. P.1300-1304.
4. Чиряпкин А.С., Кодониди И.П., Поздняков Д.И. Изучения антитирозиназной активности азометиновых производных 2-амино-4,5,6,7-тетрагидро-1-бензотиофен-3-карбоксамида // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2022. №1. С.110-116.
5. Synthesis and anti-microbial activities of azomethine and aminomethyl phenol derivatives / S. Matam [et al.] // Asian Journal of Green Chemistry. 2019. №3. P.508-517 (DOI: 10.33495/SAMI/AJGC/2019.4.7).
6. Синтез и исследование каркасных азометиновых соединений в качестве ингредиентов резиновых смесей / В.Г. Кочетков [и др.] // Журнал прикладной химии. 2020. Т.93. Вып.6. С.802-808 (DOI: 10.31857/S0044461820060043).
7. Координационное соединение никеля (II) с азометиновым производным 3-метил-1-фенил-4-формилпиразол-5-она и 2-фторанилина / Ю.И. Балуда [и др.] // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2024. Т.10(76). №1. С.276-284 (DOI: 10.29039/2413-1725-2024-10-1-276-284).
8. Синтез и строение циклометаллированных комплексов Ni(II) и Pd(II) азометиновых соединений / А.С. Бурлов [и др.] // Координационная химия. 2019. Т.45. №11. С.678-683 (DOI: 10.1134/S0132344X1911001X).
9. Влияние азометиновых производных 4,6-ди-трет-бутил-2,3-дигидроксибензальдегида на радиационно-индуцированные реакции с участием алкильных и альфа-гидроксиалкильных радикалов / Г.А. Ксендзова [и др.] // Химия высоких энергий. 2023. Т.57. №6. С.455-459 (DOI: 10.31857/S0023119323060086).
10. Фотогальванический и фотовольтаический эффекты в системах на основе металлокомплексов с основаниями Шиффа / Е.А. Смирнова [и др.] // Журнал физической химии. 2016. Т.90. №5. С.808-814 (DOI: 10.7868/S0044453716050319).