В настоящее время литий является критически важным элементом для производства литий-ионных аккумуляторов, а также для использования в производстве стекла и керамики, смазочных материалов, металлургии и атомной промышленности. Постоянно растущий спрос на литий инициирует разработку эффективных методов его извлечения из широкого спектра источников – от природных рассолов до промышленных отходов. Поскольку мировые запасы лития преимущественно сосредоточены в морской воде в крайне низких концентрациях, экстракция является наиболее перспективным методом его выделения. В свою очередь, краун-эфиры предоставляются удобными объектами, предоставляющими возможности для управления путем химической модификации их физико-химическими свойствами, такими как координационные свойства, растворимость и селективность по отношению к определенным ионам металлов. Несмотря на относительно небольшое количество исследований, краун-эфиры типа 14-краун-4-эфира можно рассматривать как перспективную платформу для разработки селективных экстрагентов лития для дальнейшего развития промышленных экстракционных процессов. Целью настоящего обзора является систематический анализ литературных данных, касающихся синтеза и применения производных 14-краун-4-эфира для детектирования и извлечения лития.
Nowadays, lithium is a critical element essential for the production of lithium-ion batteries, as well as for use in glass and ceramics manufacturing, lubricants, metallurgy, and the nuclear industry. The continuously growing industrial demand for lithium drives the development of efficient techniques for its extraction from a wide range of sources – from natural salines to industrial wastes. Since the global lithium reserves are mostly dispersed in seawater in vanishing concentrations, the extraction is the most promising technique for its isolation. In turn, crown ethers provide opportunities for the precise tuning of their physical-chemical properties, allowing to control coordination properties, solubility and selectivity for particular metal ions through chemical modification. Despite the relatively little reported studies, crown ethers of 14-crown-4 type can be considered as a promising platform for the development of selective extractants of lithium for further development of industrial extraction processes. The present review is aimed to systematically analyze the existing data concerning the aspects of synthesis and application of 14-crown-4 derivatives for the detection and extraction of lithium.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Химия
Литий, несомненно, стал важнейшим элементом для человечества благодаря широкому спектру его применения в различных областях, включая металлургию, производство керамики и термостойких смазочных материалов. Литий-ионные аккумуляторы занимают особое место среди этих технологий, поскольку в настоящее время они незаменимы для питания огромного количества беспроводных электронных устройств. В 2019 году Нобелевская премия по химии была присуждена Джону Б. Гудинафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Ёсино за их вклад в разработку литий-ионных аккумуляторов. Это подчеркивает влияние источников энергии на основе лития на нашу цивилизацию.
Lithium has undoubtably become a crucial element for humanity due to its broad range of applications in various fields including metallurgy, ceramics and heat-resistant lubricants. Lithium-ion batteries are occupying a special place among these technologies, as they are currently indispensable for powering a huge array of wireless electronic devices. The 2019 Nobel Prize in Chemistry was awarded to John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham and Akira Yoshino for their contributions to the development of the lithium-ion battery, thus highlighting the impact of lithium-based energy sources on our civilization.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Gruber P. W., Medina P. A., Keoleian G. A., Kesler S. E., Everson M. P., Wallington T. J. глобальная доступность лития: ограничение для электрических транспортных средств? J. Ind. ЭКОЛ. 2011, 15, 760-775. DOI: 10.1111 / J. 1530-9290.2011.00359.x
2. Kesler S. E., Gruber P. W., Medina P. A., Keoleian G. A., Everson M. P., Wallington T. J. глобальные литиевые ресурсы: относительное значение пегматита, рассола и других депозитов. Молиться. Geol. REV. 2012, 48, 55-69. DOI: 10.1016 / Дж.2012.05.006
3. Vikström H., Davidsson S., Höök M. Lithium availability and future production outlooks. Аппл. Энергия 2013, 110, 252-266. DOI: 10.1016 / j. apenergy.2013.04.005
4. Ян С., Чжан Ф., Дин Х., Хэ П., Чжоу Х. добыча литиевых металлов из морской воды. Джоуль 2018, 2, 1648-1651. DOI: 10.1016 / Дж. Джоуль.2018.07.006
5. Choubey P. K., Chung K.-S., Kim M., Lee J., Srivastava R. R. Advance review on the exploitation of the prominent energy-storage element Lithium. Часть II: From sea water and spent lithium ion batteries (LIBs). Майнер. Англ. 2017, 110, 104-121. DOI: 10.1016 / j. mineng.2017.04.008
Викулова М. А., Максимова Л. А., Рудих В. Ю., Гороховский А. В. Li + Extraction from aqueous solutions by PVDF-based membranes containing partially protonated potassium polytitanate. ChemChemTech 2024, 67 (5), 62-69. DOI: 10.6060 / ivkkt.20246705.6969
6. Yin X., Xu P., Wang H. Applications of Crown ether-based materials for enhancing Lithium recovery from brines. СЭП. Пуриф. Технол. 2025, 371, 133093. DOI: 10.1016 / J. seppur.2025.133093
7. Kimura K., Yano H., Kitazawa S., Shono T. Synthesis and selectivity for lithium of lipophilic 14-crown-4 derivatives bearing bulky submitents or an additional binding site in the side arm. J. Chem. Soc. Перкин Транс. 2 1986, 4, 1945-1951. DOI: 10.1039 / P29860001945
8. Кимура К., Танака М., Икетани С., Шоно т. исследование синтеза и катионно-экстракции литий-селективных хромогенных 14-Краун-4 производных. J. Org. Хем. 1987, 52, 836-844. DOI: 10.1021 / jo00381a023
9. Китадзава С., Кимура К., Яно Х., Шоно т. Lipophilic Crown-4 Derivatives as Lithium Ionophores. J. Am. Хем. Soc. 1984, 106, 6978-6983. DOI: 10.1021 / ja00335a019
10. Шибутани Ю., Сакамото Х., Хаяно К., Шоно т. исследование синтеза и катионно-экстракции хромогенных 14-Краун-4 производных для спектрофотометрического определения лития. Анальный. Чим. Acta 1998, 375, 81-88. DOI: 10.1016 / S0003-2670 (98)00263-3
11. Тобе Ю., Цучия Ю., Икетани Х., Наэмура К., Кобиро К., Каджи М. и др. Synthesis and lithium ion selectivity of 14-crown - 4 derivatives having bulky subbits: cis and trans isomers of 2-phenylcyclohexano-14-crown-4, 2,3-diphenyl-cyclohexano-14-crown-4 and 2,3-di-(1-adamantyl)-14-crown-4. J. Chem. Soc. - Перкин. Транс. 1 1998, 4, 485-494. DOI: 10.1039 / a706606f
12. Sachleben R. A., Davis M. C., Bruce J. J., Ripple E. S., Driver J. L., Moyer B. A. An efficient synthesis of Lithium-selective extractants: Tertiary-alkyl-14-crown-4 ethers. Тетраэдрон Летт. 1993, 34, 5373-53766. DOI: 10.1016/S0040-4039(00)73912-8
13. Чешский Б. П., Зазулак В., Кумар А., Ольшер У., Файнберг Х., Коэн с. и др. Synthesis of substituted 14-crown - 4 compounds. J. Heterocycl. Хем. 1992, 29, 1389-400. DOI: 10.1002 / jhet.5570290604
14. Chen C. S., Wang S. J., Wu S. C. a template effect in the syn-thesis of dibenzo-14-crown-4 derivatives. J. Heterocycl. Хем. 1983, 20, 795-798. DOI: 10.1002 / jhet.5570200358
15. Сюн Ю., Ге т., Сюй Л., ван л., Хэ Дж., Чжоу Х. и др. A fundamental study on selective extraction of Li + with dibenzo-14-crown-4 ether: Toward new technology development for Lithium recovery from brines. J. Environ. Управление 2022, 310, 114705. DOI: 10.1016 / J. jenvman.2022.114705
16. Chen W., Tian Y., Hu C., Zhao Z., Xu L., Tong B. Theoretical and extraction studies on the selectivity of lithium with 14c4 derivatives. New J. Chem. 2020, 44, 20341-20350. DOI: 10.1039/d0nj04404k
17. Kuan T. C., Chiou C. L., Wang S. J. Facile syntheses of dibenzo-14-crown-41a and bis-butylbenzo-14-crown-4. Синт.Коммун. 1982, 12, 477-483. DOI: 10.1080 / 00397918208065955
18. Чжу К., Ма Х., пей Х., Ли Дж. Дж., Ян Ф., Цуй З. и др. Highly-efficient Lithium adsorptive separation membrane derived from a polyimide-containing dibenzo-14-crown-4 moiety. СЭП. Пуриф. Технол. 2020, 247, 116940. DOI: 10.1016 / J. seppur.2020.116940
19. Torrejos R. E. C., Nisola G. M., Song H. S., Han J. W., Lawagon C. P., Seo J. G., et al. Liquid-liquid extraction of lithium using lipophilic dibenzo-14-crown-4 ether carboxylic acid in hydrophobic room temperature ionic liquid. Гидрометаллургия 2016, 164, 362-371. DOI: 10.1016 / j. hydromet.2016.05.010
20. Bakker E., Meyerhoff M. E. Ionophore-based membrane electrodes: New analytical concepts and non-classical response mechanisms. Анальный. Чим. Acta 2000, 416, 121-137. DOI: 10.1016/S0003-2670(00)00883-7
21. Bakker E., Bühlmann P., Pretsch E. Polymer membrane ion-selective electrodes-what are the limits? Electroanalysis 1999, 11, 915-933. :13<915::AID-ELAN915>3.0.CO;2-J, DOI: 10.1002/(SICI)1521-4109(199909)11
22. Pechenkina I. A., Mikhelson K. N. Materials for the ionophore-based membranes for ion-selective electrodes: Problems and achievements (review paper).Русь. J. Electrochem. 2015, 51, 93-102. DOI: 10.1134/S1023193515020111
23. Eisenman G., Rudin D. O., Casby J. U. Glass Electrode for Measuring Sodium Ion. Science, 1957, 126, 831-834. DOI: 10.1126/science.126.3278.831
24. Suzuki K., Tohda K., Aruga H., Matsuzoe M., Inoue H., Shirai T. Ion-Selective Electrodes Based on Natural Карбоновых Polyether Antibiotics. Анальный. Хем. 1988, 60, 1714-1721. DOI: 10.1021/ac00168a016
25. Китадзава С., Кимура К., Яно Х., Шоно т. литий-селективные полимерные мембранные электроды на основе додецилметила-14-короны-4. Аналитик 1985, 110, 295-299. DOI: 10.1039 / an9851000295
26. Olsher U. The Lipophilic Macrocyclic Polyether 2,3,9,10-Dibenzo-1,4,8,1 l - tetraoxacyclotetradeca-2,9 - diene (Dibenzo-14-crown-4): A Selective Ionophore for Lithium Ions. J. Am. Хем. Soc 1982, 104, 4006-4007. DOI: 10.1021 / ja01848a068
27. Сузуки К., Ямада Х., Сато К., Ватанабе К., Хисамото Х., Тобе и др. Design and Synthesis of Highly Selective Ionophores for Lithium Ion Based on 14-crown - 4 Derivatives for an Ion-Selective Electrode. Анальный. Хем. 1993, 65, 3404-3410. DOI: 10.1021 / ac00071a012
28. Олшер У., Фролоу Ф., Шохам г., Хео Г. С., Барч Р. А. щелочной металл и щелочно-земной катион и протонная селективность Дибензо-14-короны-4 и его производные в полимерных мембранах. Анальный. Хем. 1989, 61, 1618-1621. DOI: 10.1021 / ac00190a006
29. Torrejos R. E. C., Nisola G. M., Song H. S., Limjuco L. A., Lawagon C. P., Parohinog K. J., et al. Design of Lithium selective crown ethers: Synthesis, extraction and theoretical binding studies. Хем. Англ. J. 2017, 326, 921-933. DOI: 10.1016 / j. cej.2017.06.005
30. Олшер У., Фролоу Ф., Барч Р. А., Пугия М. Дж., Шохам г. Краун эфир алкоголь. 1. Crystal and molecular structure of the complex between sym-hydroxydibenzo-14-crown-4 and water molecules ([C18H20O5].cntdot.1.25 [H2O].cntdot. 0.125 [CH3OH]) including interesting Water-methanol channels. J. Am. Хем. Soc. 1989, 111, 9217-9222. DOI: 10.1021 / ja00208a015
31. Shoham G., Lipscomb W. N., Olsher U. X-Ray crystal and molecular structure of the complex between dibenzo-14-crown-4 and LiSCN. J. Chem. Soc. Хем.Коммун. 1983, 208. DOI: 10.1039 / c39830000208
32. Холт Э. М., Мальпасс-младший Г. Д., Гирарделли Р. Г., Палмер Р. А., Рубин Б. Краун - эфирные комплексы. IV. комплекс нитратов лития с бензо - 14-Краун-4, Лино3.C14H20O4. Acta Crystallogr. Сект. C Cryst. Структура.Коммун. 1984, 40, 394-396. DOI: 10.1107 / s0108270184004261
33. H. Conformational changes of substituted 14-crown-4 ethers upon complexation. J. Chem. Soc. Перкин Транс. 2 1992, 1971-1977. DOI: 10.1039 / p29920001971
34. Kimura K., Maeda T., Tamura H., Shono T. Potassium-selective PVC membrane electrodes based on bis-and poly (Crown ether) S. J. Electroanal. Хем. 1979, 95, 91-101. DOI: 10.1016 / S0022-0728(79)80222-3
35. Кимура К., Тамура Х., Шоно т. цезий-селективные электроды из ПВХ-мембран на основе бис (эфир короны)С. Дж. Хем. 1979, 105, 335-340. DOI: 10.1016 / S0022-0728(79)80127-8
36. Кимура К., Тамура Х., Шоно т. высокоселективный ионофор для ионов калия: липофильный бис(15-корона-5) производный. J. Chem. Soc. Хем.Коммун. 1983, 492-493. DOI: 10.1039 / c39830000492
37. Кобиро К., Тобе Ю., Ватанабе К., Ямада Х., Сузуки К. высокоселективный литий-ионный электрод на основе Декалина-14-короны-4. Анальный. Летт. 1993, 26, 49-54. DOI: 10.1080 / 00032719308016794
38. Torrejos R. E. C., Nisola G. M., Park M. J., Shon H. K., Seo J. G., Koo S., et al. Synthesis and characterization of multi-walled carbon nanotubes-supported dibenzo-14-crown-4 ether with proton ionizable carboxyl sidearm as Li+ adsorbents. Хем. Англ. J. 2015, 264, 89-98. DOI: 10.1016 / j. cej.2014.11.036
39. Sun D., Zhu Y., Meng M., Qiao Y., Yan Y., Li C. Fabrication of highly selective ion imprinted macroporous membranes with Crown ether for targeted separation of lithium ion. СЭП. Пуриф. Технол. 2017, 175, 19-26. DOI: 10.1016 / J. seppur.2016.11.029
40. Ло Х., Чжун В., Ло Дж., Ян л., Лонг Дж., го Б. и др. Lithium ion-imprinted polymers with hydrophilic PHEMA polymer brushes: the role of grafting density in anti-interference and anti-blockage in wastewater. J. Коллоидный Интерфейс Sci. 2017, 492, 146-156. DOI: 10.1016 / j. jcis.2016.12.065
41. Ян Ф., Лю Ю., Ван М., Ян Б., Пей Х., Ли Дж. и др. Получение пористой мембраны из эфира полисульфон-трансплантат-моноазабензо-15-краун-5 для разделения изотопов лития. J. Радиоанал. Ядерная химия. 2018, 317, 111-119. DOI: 10.1007/s10967-018-5918-x
42. Лю Ю., Ян Ф., Пей Х., Ли Дж., Цуй З., Хэ Б. и др. Получение композитной мембраны PSf-g-BN15C5/NWF с пористой структурой, напоминающей губку, для адсорбционного разделения изотопов лития. J. Тайваньский институт химии. Chem. Eng. 2018, 91, 507-516. DOI: 10.1016/j.jtice.2018.05.031
43. Пей Х., Ян Ф., Ма Х., Ли Х., Лю С., Ли Дж. и др. Формирование на месте полисульфоновых мембран, функционализированных краун-эфиром, в одном реакторе для высокоэффективного адсорбционного разделения изотопов лития. Евро. Polym. J. 2018, 109, 288-296. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2018.10.001
44. Ван У., Джулайти П., Йе Г., Хо Х., Чен Дж. Управляемая архитектура функционализированных макроциклическими лигандами полимерных щеток из стекловолокна с использованием технологии ICAR ATRP, инициируемой поверхностью, для адсорбционного разделения изотопов лития. Химия. Англ. J. 2018, 336, 669-78. DOI: 10.1016/j.cej.2017.12.045
45. Хуан Ю., Ван Р. Высокоэффективные и недорогостоящие полимеры с ионным отпечатком, нанесенные на предварительно обработанный вермикулит для извлечения лития. На английском языке. Химический протокол 2019, 58, 12216-12225. DOI: 10.1021/acs.iecr.9b01244
46. Ян Ф., Ли Л., Хуа Дж., Хе Дж., Ма Х., Ли Дж., Ли Дж. Нановолоконная мембрана из дибензо-14-краун-4-эфирного полиимида для эффективного селективного извлечения лития из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Сен. Очищение. Технол. 2024, 334, 126018. DOI: 10.1016/j.сентябрь.2023.126018
47. Ян Ф., Хуа Дж., Ду Дж., Хэ Дж., Сяо Дж., Ли Л. и др. Электроспряденая нановолоконная мембрана из полиимида 14-краун-4, полученная путем прививки in situ диамино-краун-эфира для высокоселективной адсорбции и разделения Li+. Сен. Очищать. Технол. 2024, 351, 128097. DOI: 10.1016/июль 2024.128097
48. Александратос С.Д., Стайн К.Л., Саклебен Р.А., Мойер Б.А. Иммобилизация литий-селективного 14-краун-4 на сшитых полимерных подложках. Полимер (Guildf) 2005, 46, 6347-6352. DOI: 10.1016/j.polymer.2004.10.091
49. Хаясита Т., Ли Дж.Х., Хэнкинс М.Г., Ли Дж.С., Ким Дж.С., Кнобелох Дж.М. и др. Селективная сорбция и колонковое концентрирование катионов щелочных металлов смолами карбоновых кислот с субъединицами дибензо-14-Краун-4 и их ациклическими полиэфирными аналогами. Анал. Химия. 1992, 64, 815-819. DOI: 10.1021/ac00031a021
50. Кимура К., Икетани С., Шоно Т. Синтез флуоресцентного производного 14-краун-4, содержащего протон-диссоциирующий фрагмент, и его применение для селективной литий-ионной экстракции. Анал. Чим. Акт 1987, 203, 85-89. DOI: 10.1016/0003-2670(87)90010-9
51. Кимура К., Икэтани С. И., Сакамото Х., Шоно Т. Проточная инжекция ионов лития с использованием хромогенных производных 14-краун-4 в качестве экстракционно-спектрофотометрических реагентов. Analyst 1990, 115, 1251-1255. DOI: 10.1039/AN9901501251
52. Бьюкенен Дж. У., Кирби Р. А., Чарланд Дж. П. Стереохимия краун-эфиров и их комплексов в твердом состоянии. ЯМР-спектроскопия углерода-13 и рентгеновская кристаллография конфигурационно изомерных дициклогексано-14-краун-4 эфиров, дибензо-14-краун-4 эфира и некоторых солей тиоцианата лития. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2477-2483. DOI: 10.1021/ja00216a022
53. Бернс Дж. Х., Сачлебен Р. А., Дэвис М. С. Структуры изомерных замещенных эфиров 14-краун-4 и их комплексов с LiSCN. Inorg. Chim. Acta 1994, 223, 125-130. DOI: 10.1016/0020-1693(94)04006-0
54. Шохам Г., Кристиансон Д. У., Барч Р. А., Хео Г. С., Олшер У., Липскомб У. Н. Кристаллическая и молекулярная структура комплекса между сим-дибензо-14-краун-4-оксоацетатом и Li+. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 1280–1285. DOI: 10.1021/ja00317a018
55. Бернс Дж. Х., Сачлебен Р. А. Синтез и структурные исследования натриевых комплексов сим-дибензо-14-краун-4-ионизируемых лариальных эфиров. Inorg. Chem. 1990, 29, 788-795. DOI: 10.1021/ic00329a043
56. Брайан Дж. К., Сачлебен Р. А. Синтез нового эфира дибензо-14-краун-4 и структура его перренатного комплекса с натрием. J. Chem. Crystallogr. 1999, 29, 1255-1259. :1009552806586. DOI: 10.1023/A
57. Захлебен Р.А., Бернс Дж.Х., Браун Г.М. Синтез лариатового эфира, имеющего функциональную группу фосфиновой кислоты, и кристаллическая структура его Na+-комплекса: симф-[(Дибензо-14-краун-4-окси)метил]фенилфосфинатдигидратдиэтанолат натрия. Инорг. Химия. 1988, 27, 1787-1790. DOI: 10.1021/ic00283a023
58. Далли Н.К., Вейминг Дж., Олшер У., Фролов Ф., Пугиа М.Дж., Ю.З. и др. Кристаллические структуры моногидратов спирта и диола дибензо-14-краун-4. J. Вкл. Феномен. Моль. Признание. Химия, 1995, 23, 85-98. DOI: 10.1007/BF00707887
59. Таланов В.С., Пуркисс Д.В., Барч Р.А. Структура растворов сим-(R)дибензо-14-краун-4-оксиацетатов щелочных металлов // J. Chem. Soc. Перкин. Trans. 2 2000, 7, 749-755. DOI: 10.1039/a908474f
60. Чен К.-С., Цай З.-Т., Ван С.-Дж., Чунг К.-С. Термодинамика реакций комплексообразования ионов лития с дибензо-14-краун-4 и его аналогами в неводных растворителях. J. Chinese Chem. Soc. 1993, 40, 255-261. DOI: 10.1002/jccs.199300039
61. Чен К.С., Ван С.Дж., Ву С.С. Влияние растворителя на комплексообразование дибензо-14-краун-4 и его аналогов с ионом лития. Inorg. Chem. 1984, 23, 3901-3903. DOI: 10.1021/ic00192a013
62. Хуа Дж., Хэ Дж., Пей Х., Ма С., Викрамасингхе С. Р., Ли Дж. Мембранный контактор на основе поддерживаемой ионной жидкости с полиимидной мембраной, функционализированной краун-эфиром, для высокоэффективного селективного разделения Li+/Mg2+. J. Memb. Sci. 2023, 687. DOI: 10.1016/j.memsci.2023.122038
63. Мао Л., Чен Р., Хэ Ц., Пэй Х., Хэ Б., Ма С. и др. Полиамидная мембрана с чрезвычайно высокой способностью к адсорбции ионов лития за счет повышения концентрации краун-эфира и электронной плотности. ACS Sustain. Chem. Eng. 2022, 10, 10047-10056. DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c02950
64. Чжа З., Ли Т., Хусейн И., Ван Ю., Чжао С. Полиамидная нанофильтрационная мембрана с азидокраун-эфирной связью для эффективного разделения Li+/Mg2+. J. Memb. Sci. 2024, 695, 122484. DOI: 10.1016/j.memsci.2024.122484
65. Чжэн Л., Сонг С., Лю Дж., Цзян Х., Тоган А. Нанокомпозитная мембрана с регулируемыми краун-эфирами и литиевыми каналами для высокоселективного разделения Li+/Mg2+. Desalination 2024, 592, 118121. DOI: 10.1016/j.desal.2024.118121
66. He Y., Li G., Lin H., Han Q., Ye Y., Wang J. и др. Улучшенное разделение Mg2+/Li+ с помощью композитной нанофильтрационной мембраны на основе аминокраун-эфира с барьером для транспорта Mg2+. J. Memb. Sci. 2024, 709, 123137. DOI: 10.1016/j.memsci.2024.123137
67. Ву И.Х., Го В., Сунь Ю.Ц., Сунь С.Ю. Смола, функционализированная 2-(гидроксиметил)-12-краун-4-эфиром, для селективной адсорбции ионов лития из раствора для десиликации твердых отходов на основе угля. Sep. Purif. Technol. 2025, 355, 129500. DOI: 10.1016/j.сентябрь.2024.129500
68. Чжэн Х., Ли А., Хуа Дж., Чжан Ю., Ли З. Нановолоконная мембрана из оксида графена, хитозана и поливинилового спирта, привитая краун-эфиром, обеспечивает высокоселективную адсорбцию и отделение ионов лития. Наноматериалы 2021, 11. DOI: 10.3390/nano11102668
69. Ян Дж., Цюй Г., Лю Ц., Чжоу С., Ли Б., Вэй Ю. Эффективная мембрана с ионным отпечатком лития, содержащая 12-краун-эфир-4, для селективного извлечения лития. Chem. Eng. Res. Des. 2022, 184, 639–650.
1. Gruber P.W., Medina P.A., Keoleian G.A., Kesler S.E., Everson M.P., Wallington T.J. Global lithium availability: A constraint for electric vehicles? J. Ind. Ecol. 2011, 15, 760-775. DOI: 10.1111/j.1530-9290.2011.00359.x
2. Kesler S.E., Gruber P.W., Medina P.A., Keoleian G.A., Everson M.P., Wallington T.J. Global lithium resources: Relative importance of pegmatite, brine and other deposits. Ore. Geol. Rev. 2012, 48, 55-69. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2012.05.006
3. Vikström H., Davidsson S., Höök M. Lithium availability and future production outlooks. Appl. Energy 2013, 110, 252-266. DOI: 10.1016/j.apenergy.2013.04.005
4. Yang S., Zhang F., Ding H., He P., Zhou H. Lithium Metal Extraction from Seawater. Joule 2018, 2, 1648-1651. DOI: 10.1016/j.joule.2018.07.006
5. Choubey P.K., Chung K.-S., Kim M., Lee J., Srivastava R.R. Advance review on the exploitation of the prominent energy-storage element Lithium. Part II: From sea water and spent lithium ion batteries (LIBs). Miner. Eng. 2017, 110, 104-121. DOI: 10.1016/j.mineng.2017.04.008
Vikulova M.A., Maximova L.A., Rudyh V.Y., Gorokhovsky A.V. Li+ Extraction from aqueous solutions by PVDF-based membranes containing partially protonated potassium polytitanate. ChemChemTech 2024, 67(5), 62-69. DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6969
6. Yin X., Xu P., Wang H. Applications of crown ether-based materials for enhancing lithium recovery from brines. Sep. Purif. Technol. 2025, 371, 133093. DOI: 10.1016/j.seppur.2025.133093
7. Kimura K., Yano H., Kitazawa S., Shono T. Synthesis and selectivity for lithium of lipophilic 14-crown-4 derivatives bearing bulky substituents or an additional binding site in the side arm. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1986, 4, 1945-1951. DOI: 10.1039/P29860001945
8. Kimura K., Tanaka M., Iketani S., Shono T. Synthesis and cation-extraction study of lithium-selective chromogenic 14-crown-4 derivatives. J. Org. Chem. 1987, 52, 836-844. DOI: 10.1021/jo00381a023
9. Kitazawa S., Kimura K., Yano H., Shono T. Lipophilic Crown-4 Derivatives as Lithium Ionophores. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6978-6983. DOI: 10.1021/ja00335a019
10. Shibutani Y., Sakamoto H., Hayano K., Shono T. Synthesis and cation-extraction study of chromogenic 14-crown-4 derivatives for spectrophotometric determination of lithium. Anal. Chim. Acta 1998, 375, 81-88. DOI: 10.1016/S0003-2670(98)00263-3
11. Tobe Y., Tsuchiya Y., Iketani H., Naemura K., Kobiro K., Kaji M., et al. Synthesis and lithium ion selectivity of 14-crown-4 derivatives having bulky subunits: cis and trans isomers of 2-phenylcyclohexano-14-crown-4, 2,3-diphenyl-cyclohexano-14-crown-4 and 2,3-di-(1-adamantyl)-14-crown-4. J. Chem. Soc. - Perkin. Trans. 1 1998, 4, 485-494. DOI: 10.1039/a706606f
12. Sachleben R.A., Davis M.C., Bruce J.J., Ripple E.S., Driver J.L., Moyer B.A. An efficient synthesis of lithium-selective extractants: Tertiary-alkyl-14-crown-4 ethers. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 5373-53766. DOI: 10.1016/S0040-4039(00)73912-8
13. Czech B.P., Zazulak W., Kumar A., Olsher U., Feinberg H., Cohen S., et al. Synthesis of substituted 14-crown-4 compounds. J. Heterocycl. Chem. 1992, 29, 1389-400. DOI: 10.1002/jhet.5570290604
14. Chen C.S., Wang S.J., Wu S.C. A template effect in the syn-thesis of dibenzo-14-crown-4 derivatives. J. Heterocycl. Chem. 1983, 20, 795-798. DOI: 10.1002/jhet.5570200358
15. Xiong Y., Ge T., Xu L., Wang L., He J., Zhou X., et al. A fundamental study on selective extraction of Li+ with dibenzo-14-crown-4 ether: Toward new technology development for lithium recovery from brines. J. Environ. Manage 2022, 310, 114705. DOI: 10.1016/j.jenvman.2022.114705
16. Chen W., Tian Y., Hu C., Zhao Z., Xu L., Tong B. Theoretical and extraction studies on the selectivity of lithium with 14C4 derivatives. New J. Chem. 2020, 44, 20341-20350. DOI: 10.1039/d0nj04404k
17. Kuan T.C., Chiou C.L., Wang S.J. Facile syntheses of dibenzo-14-crown-41a and bis-butylbenzo-14-crown-4. Synth.Commun. 1982, 12, 477-483. DOI: 10.1080/00397918208065955
18. Zhu Q., Ma X., Pei H., Li J.J., Yan F., Cui Z., et al. A highly-efficient lithium adsorptive separation membrane derived from a polyimide-containing dibenzo-14-crown-4 moiety. Sep. Purif. Technol. 2020, 247, 116940. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116940
19. Torrejos R.E.C., Nisola G.M., Song H.S., Han J.W., Lawagon C.P., Seo J.G., et al. Liquid-liquid extraction of lithium using lipophilic dibenzo-14-crown-4 ether carboxylic acid in hydrophobic room temperature ionic liquid. Hydrometallurgy 2016, 164, 362-371. DOI: 10.1016/j.hydromet.2016.05.010
20. Bakker E., Meyerhoff M.E. Ionophore-based membrane electrodes: New analytical concepts and non-classical response mechanisms. Anal. Chim. Acta 2000, 416, 121-137. DOI: 10.1016/S0003-2670(00)00883-7
21. Bakker E., Bühlmann P., Pretsch E. Polymer membrane ion-selective electrodes-what are the limits? Electroanalysis 1999, 11, 915-933. :13<915::AID-ELAN915>3.0.CO;2-J. DOI: 10.1002/(SICI)1521-4109(199909)11
22. Pechenkina I.A., Mikhelson K.N. Materials for the ionophore-based membranes for ion-selective electrodes: Problems and achievements (review paper).Russ. J. Electrochem. 2015, 51, 93-102. DOI: 10.1134/S1023193515020111
23. Eisenman G., Rudin D.O., Casby J.U. Glass Electrode for Measuring Sodium Ion. Science 1957, 126, 831-834. DOI: 10.1126/science.126.3278.831
24. Suzuki K., Tohda K., Aruga H., Matsuzoe M., Inoue H., Shirai T. Ion-Selective Electrodes Based on Natural Carboxylic Polyether Antibiotics. Anal. Chem. 1988, 60, 1714-1721. DOI: 10.1021/ac00168a016
25. Kitazawa S., Kimura K., Yano H., Shono T. Lithium-selective polymeric membrane electrodes based on dodecylmethyl-14-crown-4. Analyst 1985, 110, 295-299. DOI: 10.1039/an9851000295
26. Olsher U. The Lipophilic Macrocyclic Polyether 2,3,9,10-Dibenzo-1,4,8,1 l-tetraoxacyclotetradeca- 2,9-diene (Dibenzo- 14-crown-4): A Selective Ionophore for Lithium Ions. J. Am. Chem. Soc 1982, 104, 4006-4007. DOI: 10.1021/ja01848a068
27. Suzuki K., Yamada H., Sato K., Watanabe K, Hisamoto H, Tobe Y, et al. Design and Synthesis of Highly Selective Ionophores for Lithium Ion Based on 14-crown-4 Derivatives for an Ion-Selective Electrode. Anal. Chem. 1993, 65, 3404-3410. DOI: 10.1021/ac00071a012
28. Olsher U., Frolow F., Shoham G., Heo G.S., Bartsch R.A. Alkali-Metal and Alkaline-Earth Cation and Proton Selectivities of Dibenzo-14-crown-4 and Its Derivatives in Polymeric Membranes. Anal. Chem. 1989, 61, 1618-1621. DOI: 10.1021/ac00190a006
29. Torrejos R.E.C., Nisola G.M., Song H.S., Limjuco L.A., Lawagon C.P., Parohinog K.J., et al. Design of lithium selective crown ethers: Synthesis, extraction and theoretical binding studies. Chem. Eng. J. 2017, 326, 921-933. DOI: 10.1016/j.cej.2017.06.005
30. Olsher U., Frolow F., Bartsch R.A., Pugia M.J., Shoham G. Crown ether alcohols. 1. Crystal and molecular structure of the complex between sym-hydroxydibenzo-14-crown-4 and water molecules ([C18H20O5].cntdot.1.25[H2O].cntdot. 0.125[CH3OH]) including interesting water-methanol channels. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 9217-9222. DOI: 10.1021/ja00208a015
31. Shoham G., Lipscomb W.N., Olsher U. X-Ray crystal and molecular structure of the complex between dibenzo-14-crown-4 and LiSCN. J. Chem. Soc. Chem.Commun. 1983, 208. DOI: 10.1039/c39830000208
32. Holt E.M., Malpass Jnr G.D., Ghirardelli R.G., Palmer R.A., Rubin B. Crown-ether complexes. IV. Lithium nitrate complex with benzo-14-crown-4, LiNO3.C14H20O4. Acta Crystallogr. Sect. C Cryst. Struct.Commun. 1984, 40, 394-396. DOI: 10.1107/s0108270184004261
33. Sachleben R.A., Burns J.H. Conformational changes of substituted 14-crown-4 ethers upon complexation. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1992, 1971-1977. DOI: 10.1039/p29920001971
34. Kimura K., Maeda T., Tamura H., Shono T. Potassium-selective PVC membrane electrodes based on bis- and poly(crown ether)s. J. Electroanal. Chem. 1979, 95, 91-101. DOI: 10.1016/S0022-0728(79)80222-3
35. Kimura K., Tamura H., Shono T. Caesium-selective PVC membrane electrodes based on bis(crown ether)s. J. Electroanal. Chem. 1979, 105, 335-340. DOI: 10.1016/S0022-0728(79)80127-8
36. Kimura K., Tamura H., Shono T. A highly selective ionophore for potassium ions: A lipophilic bis(15-crown-5) derivative. J. Chem. Soc. Chem.Commun. 1983, 492-493. DOI: 10.1039/c39830000492
37. Kobiro K., Tobe Y., Watanabe K., Yamada H., Suzuki K. Highly Selective Lithium Ion Electrode Based on Decalino-14-Crown-4. Anal. Lett. 1993, 26, 49-54. DOI: 10.1080/00032719308016794
38. Torrejos R.E.C., Nisola G.M., Park M.J., Shon H.K., Seo J.G., Koo S., et al. Synthesis and characterization of multi-walled carbon nanotubes-supported dibenzo-14-crown-4 ether with proton ionizable carboxyl sidearm as Li+ adsorbents. Chem. Eng. J. 2015, 264, 89-98. DOI: 10.1016/j.cej.2014.11.036
39. Sun D., Zhu Y., Meng M., Qiao Y., Yan Y., Li C. Fabrication of highly selective ion imprinted macroporous membranes with crown ether for targeted separation of lithium ion. Sep. Purif. Technol. 2017, 175, 19-26. DOI: 10.1016/j.seppur.2016.11.029
40. Luo X., Zhong W., Luo J., Yang L., Long J., Guo B., et al. Lithium ion-imprinted polymers with hydrophilic PHEMA polymer brushes: The role of grafting density in anti-interference and anti-blockage in wastewater. J. Colloid Interface Sci. 2017, 492, 146-156. DOI: 10.1016/j.jcis.2016.12.065
41. Yan F., Liu Y., Wang M., Yang B., Pei H., Li J., et al. Preparation of polysulfone-graft-monoazabenzo-15-crown-5 ether porous membrane for lithium isotope separation. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2018, 317, 111-119. DOI: 10.1007/s10967-018-5918-x
42. Liu Y., Yan F., Pei H., Li J., Cui Z., He B., et al. Preparation of PSf-g-BN15C5/NWF composite membrane with sponge-like pore structure for lithium isotopes adsorptive separation. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2018, 91, 507-516. DOI: 10.1016/j.jtice.2018.05.031
43. Pei H., Yan F., Ma X., Li X., Liu C., Li J., et al. In situ one-pot formation of crown ether functionalized polysulfone membranes for highly efficient lithium isotope adsorptive separation. Eur. Polym. J. 2018, 109, 288-296. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2018.10.001
44. Wang W., Julaiti P., Ye G., Huo X., Chen J. Controlled architecture of macrocyclic ligand functionalized polymer brushes from glass fibers using surface-initiated ICAR ATRP technique for adsorptive separation of lithium isotopes. Chem. Eng. J. 2018, 336, 669-78. DOI: 10.1016/j.cej.2017.12.045
45. Huang Y., Wang R. Highly Effective and Low-Cost Ion-Imprinted Polymers Loaded on Pretreated Vermiculite for Lithium Recovery. Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 12216-12225. DOI: 10.1021/acs.iecr.9b01244
46. Yang F., Li L., Hua J., He J., Ma X., Li J. Electrospun nanofiber membrane of dibenzo 14-crown-4-ether polyimide for efficient selective lithium recovery from discarded lithium-ion batteries. Sep. Purif. Technol. 2024, 334, 126018. DOI: 10.1016/j.seppur.2023.126018
47. Yang F., Hua J., Du J., He J., Xiao J., Li L., et al. Electrospun nanofiber membrane of 14-crown-4 polyimide by in situ grafting diamino crown ether for highly selective Li+ adsorption and separation. Sep. Purif. Technol. 2024, 351, 128097. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.128097
48. Alexandratos S.D., Stine C.L., Sachleben R.A., Moyer B.A. Immobilization of lithium-selective 14-crown-4 on cross-linked polymer supports. Polymer (Guildf) 2005, 46, 6347-6352. DOI: 10.1016/j.polymer.2004.10.091
49. Hayashita T., Lee J.H., Hankins M.G., Lee J.C., Kim J.S., Knobeloch J.M., et al. Selective Sorption and Column Concentration of Alkali-Metal Cations by Carboxylic Acid Resins with Dibenzo-14-Crown-4 Subunits and their Acyclic Polyether Analogues. Anal. Chem. 1992, 64, 815-819. DOI: 10.1021/ac00031a021
50. Kimura K., Iketani S., Shono T. Synthesis of a fluorescent 14-crown-4 derivative bearing a proton-dissociable moiety and its use for selective lithium-ion extraction. Anal. Chim. Acta 1987, 203, 85-89. DOI: 10.1016/0003-2670(87)90010-9
51. Kimura K., Iketani S.I., Sakamoto H., Shono T. Flow injection of lithium ion using chromogenic 14-crown-4 derivatives as extraction-spectrophotometric reagents. Analyst 1990, 115, 1251-1255. DOI: 10.1039/AN9901501251
52. Buchanan G.W., Kirby R.A., Charland J.P. Stereochemistry of crown ethers and their complexes in the solid state. Carbon-13 CPMAS NMR and x-ray crystallographic studies of configurationally isomeric dicyclohexano-14-crown-4 ethers, dibenzo-14-crown-4 ether, and some lithium thiocyanate salts. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2477-2483. DOI: 10.1021/ja00216a022
53. Burns J.H., Sachleben R.A., Davis M.C. Structures of isomeric substituted 14-crown-4 ethers and their LiSCN complexes. Inorg. Chim. Acta 1994, 223, 125-130. DOI: 10.1016/0020-1693(94)04006-0
54. Shoham G., Christianson D.W., Bartsch R.A., Heo G.S., Olsher U., Lipscomb W.N. Crystal and Molecular Structure of the Complex between sym-Dibenzo-14-crown-4-oxyace-tate and Li+. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 1280-1285. DOI: 10.1021/ja00317a018
55. Burns J.H., Sachleben R.A. Synthesis and Structural Studies of Sodium Complexes of sym-Dibenzo-14-crown-4 Ioni-zable Lariat Ethers. Inorg. Chem. 1990, 29, 788-795. DOI: 10.1021/ic00329a043
56. Bryan J.C., Sachleben R.A. Synthesis of a new dibenzo-14-crown-4 lariat ether and structure of its sodium perrhenate complex. J. Chem. Crystallogr. 1999, 29, 1255-1259. :1009552806586. DOI: 10.1023/A
57. Sachleben R.A., Burns J.H., Brown G.M. Synthesis of a Lariat Ether Having a Phosphinic Acid Functional Group and the Crystal Structure of Its Na+ Complex: Sodium sym-[(Dibenzo-14-crown-4-oxy)methyl]phenylphosphinate Dihy-drate Diethanolate. Inorg. Chem. 1988, 27, 1787-1790. DOI: 10.1021/ic00283a023
58. Dalley N.K., Weiming J., Olsher U., Frolow F., Pugia M.J., Yu Z.Y., et al. Crystal structures of dibenzo-14-crown-4 alcohol and diol monohydrates. J. Incl. Phenom. Mol. Recognit. Chem. 1995, 23, 85-98. DOI: 10.1007/BF00707887
59. Talanov V.S., Purkiss D.W., Bartsch R.A. Solution structures of alkali metal sym-(R)dibenzo-14-crown-4-oxyacetates. J. Chem. Soc. Perkin. Trans. 2 2000, 7, 749-755. DOI: 10.1039/a908474f
60. Chen C.-S., Tsai Z.-T., Wang S.-J., Chung C.-S. Thermo-dynamics of Complexation Reactions of Lithium Ion with Dibenzo-14-Crown-4 and Its Analogs in Nonaqueous Solvents. J. Chinese Chem. Soc. 1993, 40, 255-261. DOI: 10.1002/jccs.199300039
61. Chen C.S., Wang S.J., Wu S.C. Solvent effects in the complexation of dibenzo-14-crown-4 and its analogues with lithium ion. Inorg. Chem. 1984, 23, 3901-3903. DOI: 10.1021/ic00192a013
62. Hua J., He J., Pei H., Ma X., Wickramasinghe S.R., Li J. Supported ionic liquid membrane contactor with crown ether functionalized polyimide membrane for high-efficient Li+/Mg2+ selective separation. J. Memb. Sci. 2023, 687. DOI: 10.1016/j.memsci.2023.122038
63. Mao L., Chen R., He J., Pei H., He B., Ma X., et al. Remarkably High Li+Adsorptive Separation Polyamide Membrane by Improving the Crown Ether Concentration and Electron Density. ACS Sustain. Chem. Eng. 2022, 10, 10047-10056. DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c02950
64. Zha Z., Li T., Hussein I., Wang Y., Zhao S. Aza-crown ether-coupled polyamide nanofiltration membrane for efficient Li+/Mg2+ separation. J. Memb. Sci. 2024, 695, 122484. DOI: 10.1016/j.memsci.2024.122484
65. Zheng L., Song X., Liu J., Jiang H., Toghan A. Crown ether regulated nanocomposite membrane with lithium channels for highly selective Li+/Mg2+ separation. Desalination 2024, 592, 118121. DOI: 10.1016/j.desal.2024.118121
66. He Y., Li G., Lin H., Han Q., Ye Y., Wang J., et al. Enhanced Mg2+/Li+ separation by amino crown ether composite nanofiltration membrane with Mg2+ transport barrier. J. Memb. Sci. 2024, 709, 123137. DOI: 10.1016/j.memsci.2024.123137
67. Wu Y.H., Guo W., Sun Y.Z., Sun S.Y. Resin functionalized with 2-(hydroxymethyl)-12-crown-4 ether for selective adsorption of lithium ions from desilication solution of coalbased solid waste. Sep. Purif. Technol. 2025, 355, 129500. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.129500
68. Zheng X., Li A., Hua J., Zhang Y., Li Z. Crown ether grafted graphene oxide/chitosan/polyvinyl alcohol nanofiber membrane for highly selective adsorption and separation of lithium ion. Nanomaterials 2021, 11. DOI: 10.3390/nano11102668
69. Yang J., Qu G., Liu C., Zhou S., Li B., Wei Y. An effective lithium ion-imprinted membrane containing 12-crown ether-4 for selective recovery of lithium. Chem. Eng. Res. Des. 2022, 184, 639-650.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Супрамолекулярные комплексы на основе 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина (ТФП), β-циклодекстрина (β-ЦД) и его димерного производного – ди-6,6’-дидезокси-6,6’-(гексан-1,3-диил диамин)-β-циклодекстрин йодида (ГДβ-ЦД) были получены методом капельного титрования в водно-органической среде. В качестве органического растворителя был использован N, N-диметилформамид. Образование комплексов было подтверждено и сравнительно изучено методами абсорбционной спектроскопии и флуоресценции. Были оценены стабильность полученных супрамолекулярных комплексов и связывающая способность компонентов системы. Исследована роль структурных особенностей β-ЦД и ГДβ-ЦД в процессе их взаимодействия с ТФП.
Флуорофоры на основе бор-дипиррометена (BODIPY) хорошо известны своим высоким квантовым выходом флуоресценции, химической стабильностью и настраиваемыми оптическими свойствами, что делает их отличными кандидатами для применения в сенсорных устройствах. В данной работе основное внимание уделяется переходу от флуоресцентных растворов c BODIPY к твердотельным материалам, в частности к целлюлозным и тканевым матрицам, предназначенным для обнаружения сероводорода (H2S). Исследование демонстрирует, как иммобилизация красителей BODIPY в матрицах на основе целлюлозы или текстиля сохраняет, или даже улучшает их фотофизические характеристики, обеспечивая при этом механическую прочность и практическую применимость. Спектроскопический анализ показал, что микросреда внутри матрицы влияет на интенсивность флуоресценции и спектральные сдвиги, влияя на чувствительность красителя к газообразному H2S. Подготовленные гибридные материалы демонстрируют быструю, видимую и обратимую флуоресцентную реакцию в условиях окружающей среды, что подчеркивает их потенциал для экологического и промышленного газового анализа. Эти результаты создают основу для разработки экономичных, гибких и многоразовых оптических датчиков на основе природных матриц, легированных BODIPY.
В данной работе представлен конформационный анализ пиразин-аннелированных аза-дипиррометенов (азаDIPY) с использованием квантово-химических расчетов. Систематически исследовано влияние различных заместителей (–H, –Et, –Ph, –O-Ph, –O-tBu, –O-2,6-iPr₂Ph) на предпочтительные конфигурации аза-DIPY остова. Конформационный поиск выполнен с помощью программы CREST с последующей DFT-оптимизацией. Результаты показывают, что заместители, создающие стерические затруднения вблизи атомов азота пиразинового кольца (например, –O-Ph, –O-tBu, –O-2,6-iPr₂Ph), однозначно стабилизируют Z, Z-конформацию. Напротив, незамещенные и фенилзамещенные производные демонстрируют значительную долю Z, E-конформера. Полученные данные раскрывают структурные предпочтения пиразин-аннелированных аза-дипиррометенов и могут быть использованы для направленного дизайна соответствующих аза-BODIPY красителей с заданной конформационной стабильностью.
Ряд производных хлорина е6, содержащих фрагменты галактозы на периферии макроцикла, был изучен на токсичность in vivo. Предварительные результаты, полученные на самцах белых беспородных мышей, позволяют сделать вывод о значительно меньшей токсичности конъюгатов хлорина е6 с галактозой по сравнению с собственно хлорином е6. Самое токсичное из изученных соединений имеет ЛД50 равную 772 ± 11 мг/кг, что как минимум в 3 раза превышает ЛД50 хлорина е6. Следует отметить, что все изученные соединения значительно лучше растворимы в воде (а значит и более биодоступны), чем хлорин е6. Основным структурным фактором, влияющим на токсичность соединений, является количество фрагментов галактозы на периферии макроцикла: чем больше фрагментов галактозы содержится в молекуле, тем токсичнее соединение. Можно ожидать, что подобные производные с большой вероятностью будут иметь относительно низкую токсичность, поэтому они могут послужить основой для дальнейших синтетических превращений при синтезе новых фотосенсибилизаторов.
Изучено взаимодействие феофитина а с этаноламином в различных условиях. Показано, что при действии этаноламина на феофитин а в среде хлороформа происходит размыкание экзоцикла с образованием соответствующего 13-амидного производного хлорина е6. Последующее удаление хлороформа и продолжение реакции с этаноламином без растворителя приводит к хемоселективному амидированию фитилпропионатного заместителя с образованием соответствующего 13,17-диамидного производного хлорина е6. На основании полученных результатов предложена методика получения гидрофилизированных производных хлорина е6 с двумя и тремя фрагментами этаноламина на периферии макроцикла непосредственно из феофитина а «в одной колбе».
Проведено исследование металлокомплексов порфиринов, содержащихся в нефти (петропорфиринов), с использованием компьютерного моделирования и экспериментальных методов. Методом TDDFT рассчитаны электронные спектры поглощения для комплексов петропорфиринов с ванадилом и никелем. Установлена корреляция между строением лиганда и характеристиками B- и Q-полос поглощения. Обнаружено, что постоянные электрические дипольные моменты комплексов могут различаться в 6 раз. Смоделированный спектр смеси ванадил-порфиринов хорошо согласуется с экспериментальным спектром раствора образца, выделенного из асфальтеновой фракции нефти, что позволяет прогнозировать электронные спектры поглощения смесей при известном лигандном составе. Экспериментально изучен процесс сублимации смеси петропорфиринов в условиях высокого вакуума. Использовались два метода: испарение из ячейки Кнудсена с in-situ масс-спектрометрией и из трубчатого тигля с ex-situ регистрацией спектров поглощения сублимата. В обоих случаях состав пара над смесью петропорфиринов зависел от времени и температуры, что открывает возможности для разделения сложных смесей на индивидуальные компоненты и получения тонких плё- нок с заданными свойствами.
Разработка высокочувствительных и селективных датчиков на аммиак остается важной задачей для экологических и биомедицинских применений. В данной работе представлены адсорбционно-резистивные сенсоры на основе гибридных материалов, полученных нековалентной функционализацией исходных и карбоксилированных одностенных углеродных нанотрубок (SWCNT и SWCNT-COOH) хлор-замещенными фталоцианинами цинка – тетра- (ZnPcCl₄) и октахлорированными (ZnPcCl₈) производными, а также незамещённым фталоцианином цинка (ZnPc) для сравнения. Комплексное исследование с использованием ИК- и КР-спектроскопии и элементного анализа подтвердило успешное образование гибридных материалов и показало, что окисление SWCNT значительно повышает содержание фталоцианина в гибридном материале за счет образования дополнительных водородных связей. Слои полученных гибридных материалов демонстрировали обратимый сенсорный отклик на NH₃ (1–50 ppm), причем наилучшие характеристики были достигнуты у гибридов с ZnPcCl₄. Обнаружено, что SWCNT-COOH/ZnPcCl₄ показал в 2–3 раза более высокий отклик и более низкий предел обнаружения (0,3 ppm) по сравнению с гибридными материалами на основе исходных SWCNT (0,5 ppm), что обусловлено более высоким содержанием фталоцианина в материале. Исследование влияния влажности и селективности на сенсорный отклик показало, что хотя гибриды на основе SWCNT-COOH демонстрируют высокую чувствительность при низкой влажности, их сигнал искажается при относительной влажности >40%. При этом SWCNT/ZnPcCl₄ сохраняет стабильные сенсорные характеристики. Полученные результаты демонстрируют, как молекулярная структура фталоцианина и тип нанотрубок влияют на чувствительность сенсора. Это открывает новые возможности для разработки высокопроизводительных датчиков аммиака.
В настоящее время координационные соединения, способные к редокс-изомерным превращениям, привлекают внимание исследователей по всему миру из-за перспектив создания эффективных молекулярных переключателей на их основе. В данной работе обнаружена и изучена редокс-изомеризация бис-фталоцианинатов иттербия с различным периферийным замещением в монослоях Ленгмюра и плёнках Ленгмюра-Блоджетт. Показана возможность управления таутомерным равновесием, устанавливающимся в бис-фталоцианинатах иттербия на границе раздела воздух/вода, за счёт варьирования периферийных заместителей в исследуемых комплексах. В частности, продемонстрирована фотоиндуцированная редокс-изомеризация гомолептического краун-замещённого бис-фталоцианината иттербия в ультратонких плёнках на твёрдых и жидких подложках. Установлено, что влияние тех или иных заместителей в периферийных положениях фталоцианиновых макроциклов на склонность исследуемых комплексов к редокс-изомеризации зависит от индуцирующего её стимула.
Оптимизация условий синтеза графитоподобного нитрида углерода (g-C3N4) представляет собой актуальную практическую задачу, направленную на достижение максимального выхода продукта. Основными проблемами является то, что синтез осуществляется посредством термической поликонденсации при температурах 500–600 °C, сопровождающийся процессами сублимации и окисление прекурсоров и приводящими к существенному снижению выхода конечного продукта. В настоящем исследовании были оптимизированы условия синтеза g-C₃N₄ с использованием меламина и меламин-цианурата при различных атмосферных условиях и конфигурациях реактора. Установлено, что синтез в открытом тигле в кислородсодержащей среде является наименее эффективным, тогда как проведение процесса в атмосфере азота увеличивает выход. Наилучший результат был достигнут при использовании полузакрытого тигля без использования специальной атмосферы, что обеспечило минимизацию эффектов сублимации и окисления, а также является рациональным с позиции эффективности проведения процесса.
Современное общество сталкивается с комплексом взаимосвязанных энергетических и экологических проблем, включая быстрое истощение запасов ископаемого топлива, сопровождающееся ростом выбросов парниковых газов и загрязнение водных ресурсов промышленными отходами и фармацевтическими препаратами. Все это усугубляется постоянно растущим мировым потреблением энергии, что делает экономически нецелесообразным инвестирование в решение этих проблем традиционными способами. В этом контексте экологически безопасные фотокаталитические технологии, использующие энергию солнечного света, рассматриваются как перспективное решение. Особое внимание уделяется композитным фотокатализаторам с синергетическим эффектом, таким как MXene/g-C3N4. Эти системы обладают повышенной фотокаталитической активностью благодаря сочетанию уникальных свойств компонентов: превосходного поглощения видимого света графитоподобным нитридом углерода и высокой электропроводности и регулируемых свойств поверхности MXene. Ключевым преимуществом является формирование эффективного 2D-2D интерфейса с улучшенным переносом и разделением заряда для улучшения кинетики реакции и увеличения времени жизни носителей заряда. Современные исследования, как правило, направлены на оптимизацию морфологии для достижения плотного контакта между компонентами и максимальной доступности активных центров. В данном обзоре рассмотрены синтетические подходы к созданию композитных фотокатализаторов на основе g-C3N4 и MXene, а также суммированы данные по активности фотокатализаторов в таких процессах как получение водорода, восстановление углекислого газа и разрушение органических загрязнителей под действием света.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
Издательство
- Издательство
- ФГБОУ ВО "ИГХТУ"
- Регион
- Россия, Иваново
- Почтовый адрес
- 153000, Ивановская область, г. Иваново, пр. Шереметевский, д. 7.
- Юр. адрес
- 153000, Ивановская обл, г Иваново, Шереметевский пр-кт, д 7
- ФИО
- Гордина Наталья Евгеньевна (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@isuct.ru
- Контактный телефон
- +7 (493) 2307346
- Сайт
- https://isuct.ru